ansys固定界面模態(tài)綜合法學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1ansys固定固定(gdng)界面模態(tài)綜合法界面模態(tài)綜合法第一頁，共12頁。2 2、固定、固定(gdng)(gdng)界面模態(tài)綜合法界面模態(tài)綜合法 固定界面模態(tài)綜合法的思想由Hurty首先提出的，后經(jīng)過Craig和Bampton修改，目前(mqin)工程中常用的固定界面模態(tài)綜合法實(shí)際上就是C-B法1。基本過程：基本過程： 1 1、分割子結(jié)構(gòu)，固定各個(gè)交界面自由度。、分割子結(jié)構(gòu)，固定各個(gè)交界面自由度。 2 2、求出個(gè)子結(jié)構(gòu)的低階主模態(tài)集、求出個(gè)子結(jié)構(gòu)的低階主模態(tài)集 ，和約束模態(tài)集，和約束模態(tài)集 。 3 3、第一次坐標(biāo)變換，建立、第一次坐標(biāo)變換，建立(jinl)(jinl)子結(jié)構(gòu)在模態(tài)坐標(biāo)

2、下的運(yùn)子結(jié)構(gòu)在模態(tài)坐標(biāo)下的運(yùn)動(dòng)方程。動(dòng)方程。 4 4、第二次坐標(biāo)變換，建立、第二次坐標(biāo)變換，建立(jinl)(jinl)總體結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方程?？傮w結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方程。（力平衡與位移協(xié)調(diào)）（力平衡與位移協(xié)調(diào)） 5 5、再經(jīng)過兩次坐標(biāo)反變換，求出整體系統(tǒng)在物理坐標(biāo)下的振、再經(jīng)過兩次坐標(biāo)反變換，求出整體系統(tǒng)在物理坐標(biāo)下的振型。型。kc第1頁/共12頁第二頁，共12頁。2 2、固定、固定(gdng)(gdng)界面模態(tài)綜合法界面模態(tài)綜合法 3、第一次坐標(biāo)變換(binhun)，建立子結(jié)構(gòu)在模態(tài)坐標(biāo)下的運(yùn)動(dòng)方程。 u= p=ININICNNCJCJNJJCuppupOIp 這里I表示內(nèi)部自由度，J表示交界面自由

3、度， 表示主模態(tài)， 表示約束模態(tài)。這里主模態(tài)是完備的沒有略去高階主模態(tài)，為了達(dá)到縮減的目的，略去高階主模態(tài)，在 中保留k列低階主模態(tài) ，縮減后的變換為：NCNku= p=IkIkICkkCJCJkJJCuppupOIp由 確定主模態(tài) 。2()0IIIIIkKMIk由 確定約束模態(tài) 。1 IJIIIJCJJJJKKIIC坐標(biāo)變換后可得子結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)(yndng)方程：p+Kp=FM TMM TKK TFf u+Ku=fM第2頁/共12頁第三頁，共12頁。2 2、固定、固定(gdng)(gdng)界面模態(tài)綜合法界面模態(tài)綜合法4、第二次坐標(biāo)變換，建立總體結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方程。（力平衡(pnghng)與位移協(xié)調(diào)

4、）1、力平衡條件：由于界面(jimin)對(duì)接力總是成對(duì)出現(xiàn)的，當(dāng)系統(tǒng)除對(duì)接力無其它外力作用時(shí)，裝配后系統(tǒng)方程的右端項(xiàng)為零。2、位移協(xié)調(diào)條件：即位移連續(xù)。 現(xiàn)將子結(jié)構(gòu)擴(kuò)充到整個(gè)結(jié)構(gòu)，建立一組非耦合但不獨(dú)立的整體運(yùn)動(dòng)方程。 (1)(2)()00m 同理可擴(kuò)充 ，最后可獲得模態(tài)坐標(biāo)下的非耦合非獨(dú)立的一組整體運(yùn)動(dòng)方程。Kp+K p=FM TMM TKK (1)(2)()00mMMMM TFf u+K u=fM第3頁/共12頁第四頁，共12頁。2 2、固定、固定(gdng)(gdng)界面模態(tài)綜合法界面模態(tài)綜合法 00 0kkcccpIpppITqppB 式中 是相應(yīng)于所有子結(jié)構(gòu)的主模態(tài)坐標(biāo)， 是所有子

5、結(jié)構(gòu)各界面中的獨(dú)立模態(tài)坐標(biāo)， 是可以用 表示的非獨(dú)立的界面模態(tài)坐標(biāo)，B是它們的轉(zhuǎn)換關(guān)系。將擴(kuò)充后的運(yùn)動(dòng)方程進(jìn)行裝配變換(binhun)得到系統(tǒng)廣義運(yùn)動(dòng)方程。kpcpcpcp*q+K q=0M* TMTMT* TKTKT 由界面位移連續(xù)條件，以兩個(gè)子結(jié)構(gòu)和裝配為例。它們(t men)的模態(tài)坐標(biāo)為：()()()kcppp()()()kcppp ()()()()()()() 000 0 00 0 0kkkccckkcIpppIpppTqpIppIp()()ccpp對(duì)界面的位移連續(xù)條件為：從而得到第二次坐標(biāo)變換多個(gè)子結(jié)構(gòu)第4頁/共12頁第五頁，共12頁。3 3、ANSYS FIXED-CMSANSYS

6、 FIXED-CMS法算例法算例ANSYS固定界面CMS法的實(shí)現(xiàn)步驟：1、建立有限元模型2、創(chuàng)建超單元(dnyun)（建立子結(jié)構(gòu)）3、使用超單元(dnyun)（子結(jié)構(gòu)裝配成總體分析）4、擴(kuò)展超單元(dnyun)（擴(kuò)展到結(jié)構(gòu)所有的自由度）5、結(jié)果后處理第5頁/共12頁第六頁，共12頁。3 3、ANSYS ANSYS FIXED-CMSFIXED-CMS法算例法算例 以長和寬2的正方形懸臂板為例：材料(cilio)參數(shù)：彈性模量E=2.1e11 泊松比0.3，密度7.3e3 ，厚度t=0.05。計(jì)算它在有限元法和固定界面模態(tài)綜合法的固有頻率并對(duì)比。1、建立、建立(jinl)有限元模型有限元模型單元

7、類型：shell63材料參數(shù)：ex2.1e11,prxy0.3,dens7300幾何(j h)建模網(wǎng)格劃分建立組件：界面節(jié)點(diǎn)組件和子結(jié)構(gòu)單元組件幾何模型圖5.正方形懸臂板模型簡圖第6頁/共12頁第七頁，共12頁。3 3、ANSYS ANSYS FIXED-CMSFIXED-CMS法算例法算例2、創(chuàng)建、創(chuàng)建(chungjin)超單元超單元1、分析選項(xiàng)antype,substrcmsopt,fix,202、選擇(xunz)組件cmsel,s,part1 cmsel,s,interface 3、定義主自由度m,all,all （交界面）4、求解并保存nsle solve finishsave 子結(jié)構(gòu)

8、1（part1）子結(jié)構(gòu)2（part2）同理可創(chuàng)建(chungjin)超單元part2第7頁/共12頁第八頁，共12頁。3 3、ANSYS ANSYS FIXED-CMSFIXED-CMS法算例法算例3、使用、使用(shyng)超單元超單元1、超單元(dnyun)類型et,1,matrix50 2、選擇子結(jié)構(gòu)se,part1 se,part2固有頻率( yu pn l)3、分析選項(xiàng)antype,modal modopt,lanb,10 mxpand,10 4、求解solvefinishsave第8頁/共12頁第九頁，共12頁。3 3、ANSYS ANSYS FIXED-CMSFIXED-CMS法

9、算例法算例4、擴(kuò)展、擴(kuò)展(kuzhn)超單元超單元1、清除(qngch)數(shù)據(jù)，讀取文件/clear,nostart/filnam,part1resume/solu2、擴(kuò)展選項(xiàng)expass,onseexp,part1,usenumexp,all,3、開始擴(kuò)展solvefinish同理可擴(kuò)展(kuzhn)超單元part2擴(kuò)展超單元part1第9頁/共12頁第十頁，共12頁。3 3、ANSYS ANSYS FIXED-CMSFIXED-CMS法算例法算例5、結(jié)果、結(jié)果(ji gu)后處理后處理/post1cmsfile,add,e:/ansys13.0/cms2014/0406/part1.rst cmsfile,add,e:/ansys13.0/cms2014/0406/part2.rst 一階振型二階振型第10頁/共12頁第十一頁，共12頁。3 3、ANSYS ANSYS FIXED-CMSFIXED-CMS法算例法算例階數(shù)階數(shù)1 12 23 34 45 56 67 78 89 91010頻率/HZ（ANSYS直接求解）11.227.568.887.8100.1175.2197.9207.3229.5281.3頻率/HZ（固定界面CMS法）11.227.568.887.8100.1175.3197.9207.3229