循环对称模态分析

《循环对称模态分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、循环对称模态分析ANSYS动力学分析指南（连载一）发表时间：2007-7-25作者：安世亚太关键字:ANSYS动力学分析安世亚太模态分析§1.12循环对称结构的模态分析如果结构呈现出循环对称（例如，风轮或正齿轮）特点，则可以通过仅对它的一部分建模来计算结构整体的固有频率和振型。这一被称为“循环对称结构模态分析”的特征可以节省大量人力和计算时间。另一个好处是只需建部分模型便可以观察整个结构的振型。循环对称结构模态分析只在ANSYS/Multiphysics、ANSYS/Mechanical和ANSYS

2、/Structural中可用。§1.12.1基本扇区循环对称结构中用于建模的部分叫做基本扇区。正确的基本扇区应该满足这样的特点：即若在全局柱坐标空间（CSYS二1）中将其重复n次，则能生成整个模型（见图4）。图4循环对称结构实例§1.12.2节径理解循环对称结构模态分析的过程，需要理解节径这个概念（这里的“节”是振动术语，而不是有限元中的节点的“节”）。“节径”这个术语源于简单的几何体，如圆盘，在某阶模态下振动时的表现。这时，大多数振型中将包含如图5所示的横穿整个圆盘表面的板外位移为零的线，通常称为

3、节径。图5节径的一些例子对具有循环对称特征的复杂结构(如涡轮叶片组件)，在振型中也许观察不到零位移线。因此ANSYS中关于节径的数学定义是广义的，未必和横穿结构的零位移线条数相符。节径数是确定在以等于扇区角的周向角间隔开的点处的单一自由度(DOF)值的变化的整数。若节径数等于ND,此变化可用函数COS(ND*THETA)表示。按上面的定义，对给定的节径数，只要满足在以扇区角隔开的点处的口由度(DOF)按COS(ND*THETA)变化，则沿周向可以存在可变数冃的振动波。例如，节径二0但扇区角二60度的

4、扇区将产生沿周向有0,6,12,?,6n个波形的模态。(在某些参考文献中，“模态”这个术语被用于替代上血定义的节径，而术语节径则代表实际可观察到的沿结构周向的波形数。)ansys中"节径'如何理解？？？在ansys参考书中看到了关于'节径数’的一段话：(1)“节径数是确定在以等于扇区角的周向角间隔开的点处的单一自由度(DOF)值的变化的数。若节径数等于ND,此变化可用函数COS(ND*THETA)表示。”(1)“按上面的定义，对给定的节径数，只耍满足在以扇区角隔开的点处的自由度(DOF)按COS(N

5、D*THETA)变化，则沿周向可以存在可变数目的振动波。”看完这两句话之后深感困惑，无法理解（1）（2）到底是什么意思!所以，首先，结合这两段文字，请各位专家用通俗的语言解释一下ansys中'节径数'到底是个什么意思？？？怎么去止确理解它？？？如'单一口由度（DOF）值的变化'是啥意思？？？其次，为什么'周向可以存在可变数目的振动波'？？？如何理解？？？回帖1节径通常用在显示模态（振型）时，如果你仔细观察一个振型，会发现有些点的振幅始终为零，即不发生转动，且这些点会连接成为一条线,在这条线的两边，振

6、动方向一般是相反的。这种线即为节径。有几条节径，即意味着振动方向有几次反向。不同阶次的振型，节径数也不同：阶次越高（频率越高）节径数也越多。你可以做一个只有一根梁的模型，多分几个梁单元，计算其固冇频率和振型，然后从低到高看一下各个振型，会比较容易理解节径的概念（只有梁的情况，其节径为一个点）。2至于为什么周向可以存在可变数目的振动波，是因为你的模型是个圆盘之类的东西，其振型是在周向有若干节径，将整个圆周分成了若干扇形，各扇形的交界为节径。随着振动频率的提高，节径个数增加，所以说存在不同数目的振动波。

7、不过，即使是盘,由于约束条件可能不一样,未必所以的振型都是周向分割为扇形的振动形式，比如说，如果圆盘的周边约束，有可能出现环形的振动波，即节径是一个一个圆环。§1.12.3标准（无应力）循环对称结构模态分析过程标准（无应力）循环对称结构模态分析的过程如图6所示。有无预应力，循环模态分析都是可以使用的。注意一循环对称结构模态分析的过程中使用了两个ANSYS预定义的宏:CYCGEN和CYCSOLo这两个宏都可以处理实休结构或壳单元。图6（无应力）循环对称结构模态分析流程1•在总体柱坐标系（CSYS=1）

8、中定义循环结构的一个基木扇区模型。基本扇区的跨角9应当满足n0=360,门是整数。基本扇区只能由有限元单元组成，不能有超单元。允许存在内部的耦合及约束方程。如果有边界条件，可以施加到基本扇区上，并利用CYCGEN,'LOAD'（第4步），或者在后面（第5步）步骤施加上。基本扇区的定义必须有如图7所示的相匹配的低（low）角度侧面和高（high）角度侧曲。匹配是指在两侧面上应有相对应的节点，且对应节点相隔的几何角度为扇区角。侧面可以是任何形状，不必是柱坐标空间中的“平面