CAXA CAE 模态、频域分析.docx

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1、模态分析、频域分析实例模态分析可求解结构的共振频率和振型。频域分析可以得出结构在一定频率外力下的反应。这两种分析通常搭配使用。首先进行模态分析，求得模型的几种共振频率。然后根据结构所处环境情况，将环境中可能存在的、接近共振频率的外力施加到模型上，进行频域分析，观察模型的变形等情况，从而判断结构是否在当前环境中可靠。这里我们将用一个工业中简化的模型，展示如何在CAXACAE进行模态分析、频域分析。问题描述：已知条件：1.结构尺寸：见三维模型，完全对称分布2.材料：Q235-B3.载荷：结构上方横梁中央平台（与水平

2、面成45°）对称安装2反向旋转的振动电机，每台的激振力为10KN，力心位于蓝色环形区域的轴心位置，转速均为1450r/m。激振合力方向为横梁中央平台的法线方向。4.约束：红色支板下方中心由4只X、Y、Z方向K=95N/mm压缩螺旋弹簧支撑于基座上，计算结果：1.结构1-3阶模态2.谐响应分析：应力分布云图及最大动应力。模态分析设置1.建立一个新的有限元分析。单击有限元分析主工具条上的“添加FEA”按钮。主工具条如下：在下图中弹出的“选择分析类型”对话框中选择“模态/振动模式”分析，单击确定。2.分析页面的设置。

3、新建完FEA后，会弹出有限元分析选项卡。选项卡的上半部分为有限元分析树状图，用户可通过树状图了解到FEA设置的进度。所有分析均可在树状图中由顶部至底部依次完成各页面的设置。首先自动显示的是分析页面。分析页面可设置分析涉及的物理性等。我们在“模式#”后输入12，表示我们将计算前12阶模态。其他保持不变。1.模型页面、材料页面设置。模型页面可以设置单位系统等。材料页面可以选用材料或修改材料参数。CAXACAE的材料库中约有100种常用材料。用户也可以很方便的在安装目录中找到AFEMaterial文件，把自己常用的材

4、料添加到材料库中，这样在下次使用时就可以直接调用。用户也可以直接选用相似的材料，再单击材料页面的“编辑材料”，输入真实的材料参数。这里我们使用Q235，因此我们到材料页面时候，在“类别”下拉菜单中选择碳钢，再从“名称”下拉菜单中选择碳素结构钢Q235-A。1.约束页面设置。在进行应力分析时，可向模型添加固定约束，以及节点刚度/阻尼/质量、旋转、捆绑/粘合、接触等高级约束。这里我们将向模型添加弹簧约束，即节点刚度约束。首先在约束页面选择“高级约束”，再从高级约束页面中单击“节点刚度”，弹出节点刚度页面：在节点刚度

5、页面中，选择施加刚度的面。这里我们施加了190的刚度，因为选择了两个面，每个面上的刚度为95，与我们的设计相同。1.施加外力。在应力物理性分析中，我们可以施加外力或压强，或者加速度或转速等特殊载荷-源。在这里我们在载荷-源页面单击外力，在弹出的外力页面中将力的大小改为10000N。然后选择外力施加到的平面。再单击“设定方向”，输入力的矢量。选好外力施加的平面后，效果如下：1.网格页面设置。网格页面可以设置网格的种类、分布、大小。这里我们在网格页面单击“添加细化”命令，可以将模型的一部分使用更细的网格。因为有限元

6、分析中，使用更细的网格可以让结果更加准确，但是求解时间会变长。在不重要的位置使用较粗的网格、并在关注的位置使用更细的网格，可以平衡求解时间和精确度的要求。我们在侧板使用100mm的网格，在中部轴处使用30mm的网格。添加完细化后，单击生成网格，设置其他位置使用50mm的网格。1.结果页面。结果页面可以查看、输出、处理各种结果信息。计算完成后，自动显示以下结果：用户可以在结果页面的以下位置查看各模态的频率、振型情况。注意，由于约束较弱，前几阶模态（<10Hz）可能是模型的旋转、平移。频域分析设置在CAXACAE中

7、如已完成一个FEA设置，可以快速几键快速创建一个新的有限元分析。1.将鼠标移至有限元分析树图中的分析部分（下图），右键，在弹出的的菜单中选择“复制模拟”，这样就复制了当前整个模拟，并再次弹出“选择分析类型”对话框，这次选择“频域分析”。2.分析页面设置。我们可以计算得出施加的外力的频率应为151.843rad/sec。这里起始频率为0，增量和结束为151.843，表示计算2种情况，外力频率为0和151.843。用户可以用这个功能实现更加复杂的、有一定频率范围（频域）外力的分析。1.完成分析页面的修改后，可以直接

8、到结果页面单击“分析”。注意，频域分析需使用frontalsolver。这种求解器比较占内存，如您的电脑内存不够大，请到网格页面换用更粗的网格。计算完成后，自动显示以下结果：