ansys模态结构分析教程

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1、结构动力学有限元法静力平衡方程动力平衡方程式中，[M]—结构的总质量矩阵；[C]—为阻尼矩阵；[K]—结构的总刚度矩阵；[u]—结构的位移向量；{R(t)}—强迫力列阵。■Modal（模态）■Harmonic（谐响应）■Transient（瞬态）■Spectrum（谱分析)单自由度系统振动时间位置固有频率单自由度系统有一个固有频率和一个振动形式两自由度系统第一阶模态第二阶模态一个节点无节点多自由度系统振动两自由度系统有两个固有频率和两个振动形式连续系统振动有多少个自由度?有多少个频率和振动形式?第一阶模态无节点第二阶模态一个节点第三阶模态两个节点第一阶模态第二

2、阶模态第三阶模态第四阶模态模态形状节点位置无节点一个节点两个节点三个节点第二阶模态第三阶模态第四阶模态第五阶模态自由梁的模态形状一、什么是模态分析?不承受载荷忽略阻尼,质量和刚度定常特征值问题（模态分析）特征值——固有频率特征向量——振型二、模态分析目的1)求系统的固有频率和振型2)模态分析是所有动力学分析类型的最基础的内容。在工作中，汽车尾气排气管装配体的固有频率与发动机的固有频率相同时，就可能会被震散。那么，怎样才能避免这种结果呢?三、单元质量矩阵一致质量矩阵满阵，考虑质量分布。集中质量矩阵对角阵，按重心不变原则，不考虑质量分布集中质量矩阵和一致质量矩阵一

3、致质量矩阵是满阵，考虑质量分布。集中质量矩阵对角阵，按重心不变原则，不考虑质量分布m/2m/2集中质量矩阵一致质量矩阵模态分析中的四个主要步骤：建模施加边界条件求解设置后处理四、ANSYS模态分析注意问题模态分析是线性分析，所有非线性选项忽略。模态分析不采用对称性（除循环对称外）1、建模1）几何建模和单元选择一般同静力学步骤2）材料设置：必须输入密度；注意单位2、施加边界条件1）模态分析唯一的边界条件是零约束位移2）不输入约束，将输出刚体模态。思考：一空间问题(无约束)将输出多少阶零模态3、求解设置1）指定分析类型：模态分析Preprocessor>Solut

4、ion>AnalysisType>NewAnalysis,2）指定求解方法3）提取模态和扩展模态的数目提取模态方法提取模态数目扩展模态数目计算单元应力是否使用集中质量矩阵是否考虑预应力设定频率范围归一化处理4、后处理MainMenu>GeneralPostproc>ResultsSummary1）频率列表2）观察振型首先采用“FirstSet”、“NextSet”或“ByLoadStep”然后绘制模态变形图：shape：GeneralPostproc>PlotResults>DeformedShape…注意图例中给出了振型序号（SUB=）和频率（FREQ=）。

5、振型可以制作动画：UtilityMenu>PlotCtrls>Animate>ModeShape...3）自由度解和单元应力没有意义但如果振型是相对于单位矩阵归一的，则可以在给定的振型中比较不同点的应力，从而发现可能存在的应力集中。练习1：机翼模态分析练习2：上机指南练习5练习1：机翼模态分析网格拖拉：面单元——体单元拖拉MainMenu>Preprocessor>-Modeling-Operate>Extrude>ElemExtOpts1、设置拖拉选项拖拉后的单元号，材料号，实常数号及单元坐标系拖拉单元份数是否清除面网格MainMenu>Preprocess

6、or>-Modeling-Operate>Extrude>-Areas-ByXYZOffset2、执行拖拉操作DX，DY，DZ每个单元拖拉距离RX，RY，RZ缩放拖拉说明面单元:选择MESH200四边形单元.MESH200是一种仅划分网格(不求解)的单元没有与之相关的自由度或材料特性体单元:应与MESH200单元类型匹配.ANSYS结构单元弹性体：杆、板、壳、块体一般的说杆受拉压——杆单元杆受弯曲、扭转——梁单元板受面内膜力——实体平面单元特殊受力的空间体：平面应变问题和轴对称问题——实体平面单元板壳受弯曲扭转——板壳单元空间体——实体空间单元实常数杆单元——

7、面积梁单元——截面高度、面积、惯性矩、极惯性矩44、188、189可定义截面形状实体平面单元——平面应力问题定义厚度板壳单元——厚度。181可定义截面实体空间单元——一般不需定义实常数单元说明LINK1二维;2平动自由度;承受拉压;不承受弯曲LINK8三维;3平动自由度;承受拉压;不承受弯曲LINK10三维;3平动自由度;仅受拉或受压模拟绳索等LINK180类似LINK8杆单元材料力学解弹性力学解(单位宽度,矩形截面)欧拉—伯努力梁铁木辛柯梁梁单元——两种梁BEAM31、可承受拉、压、弯作用的单轴单元。单元的每个节点有三个自由度，即沿x,y方向的线位移及绕Z轴

8、的角位移。2、二维弹性等截面对称梁，一