ANSYS實(shí)例分析-飛機(jī)機(jī)翼分解

1、ANSYS 實(shí)例分析模型飛機(jī)機(jī)翼模態(tài)分析一，問題講述。如圖所示為一模型飛機(jī)機(jī)翼，其長度方向橫截面形狀一致，機(jī)翼的一端固定在機(jī)體上，另一端為懸空自由端，試對機(jī)翼進(jìn)行模態(tài)分析并顯示機(jī)翼的模態(tài)自由度。是根據(jù)一下的參數(shù)求解。機(jī)翼材料參數(shù)：彈性模量 EX=7GPa；泊松比 PRXY=0.26/密度DENS=1500kg/m3oB機(jī)翼幾何參數(shù)：A（0，0）；B（2，0）；C（2.5，0.2）；D（1.8，0.45）；E（1.1，0.3）。問題分析該問題屬于動力學(xué)中的模態(tài)分析問題。在分析過程分別用直線段和樣條曲線描述機(jī)翼的橫截面形狀，選擇 PLANE42 和 SOLID45 單元進(jìn)行求解。求解步驟:第 1

2、步：指定分析標(biāo)題并設(shè)置分析范疇1.選取菜單途徑 UtilityMenuFileChangeTitle2.輸入文字“Modalanalysisofamodelairplanewin”，然后單擊OK。3.選取菜單途徑 MainMenuPreferences.4.單擊 Structure 選項(xiàng)使之為 ON,單擊 OK。 主要為其命名的作用。第 2 步：定義單元類型1.選取菜單途徑:MainMenu PreprocessorElementTypeAdd/Edit/Delete。2.ElementTypes 對話框?qū)⒊霈F(xiàn)。囚葉即f.FP呷C5ChKngCtrl*回Ctrli:ArchietModelBC

3、oupltafeg/CoqEBHjOTftAN*U(9FSMUp3.單擊 Add。LibraryofHfllfTWVtEK1ElementTypes 對話框?qū)⒊霈F(xiàn)。4.在左邊的滾動框中單擊“StrueturalSolid”。5.在右邊的滾動框中單擊“Quad4node42”。6.單擊 Apply。7.在右邊的滾動框中單擊“Brick8node45”。8.單擊 OK。9.單擊 ElementTypes 對話框中的 Close 按鈕。第 3 步：指定材料性能囲MatcriAlPrgpa.回&KtioriE田UppingGBMiiirpgi田OMKIIJHOris回NumlMfiniCtrlc國Ar

4、chirvMwid回C-ouplirtg/亡啊件田fLCTRAiNMUp卽Ffl%etUp國MultiFild桁MUp曰LMdiHtyvict田ftthOfkrdtiisrif田SQluticm田&enfcrfe*DefinedElementTypes:Type1PLANE42Type2S0LID45SAMDOFRlfTPOWfi1PQFfSElrmTechCpfitrolERt3nit：nliA-1.選取菜單途徑 MainMenuPreprocessorMaterialProps-ConstantTsotropic。IsotropicMaterialProperties 對話框?qū)⒊霈F(xiàn)。2.在

5、 OK 上單擊以指定材料號為 1。第二個對話框?qū)⒊霈F(xiàn)。3.輸入 EX 為 7E104.輸入 DENS 為 1500、6.單擊 OK。第 4 步：在給定的位置生成關(guān)鍵點(diǎn)1.選取菜單途徑 MainMenuPreprocessor-Modeling-CreatKeypointsInActiveCS。CreatKeypointsinActiveCoordinateSystem 對話框?qū)⒊霈F(xiàn)。2.輸入 Keypointnumber（關(guān)鍵點(diǎn)號）為 1，X,Y,Z 位置分別為0,0,0。可用 TAB 鍵在輸入?yún)^(qū)之間移動。3.單擊 Apply。4.對下面的關(guān)鍵點(diǎn)及 X，Y，Z 位置重復(fù)這一過程：OK5.輸入

6、PRXY 為 0.26。DensityforMaterialNumber1AddTemperatureDeleteTemperature/DensityforMaterialNumce1T1|1500|TerripSplinethrukps。拾取菜單 B_Spline將出現(xiàn)。6.按順序選中關(guān)鍵點(diǎn) 2,3,4,5，然后單擊 OK。B_Spline 對話框?qū)⒊霈F(xiàn)。7.輸入 XV1,YV1,EV1 分別為-1,0,0，XV6,YV6,EV6 分別為-1,-0.25,008.單擊 OK。機(jī)翼的曲線部分將出現(xiàn)在圖中。zEl2高亮度顯示出來3Iff單-護(hù)AyQlfutEflMWifhBOnta涉EJffi

7、的POINTSPOINNUMtl*rnMi*ERialCwnirtantaMJIWBAIPnp*MceMirnfBCtwltIBKiyF4HkK曰MrwtModaJ.analysisoamodelairplanewing第 6 步：生成橫截面1.選取菜單途徑 MainMenuPreprocessorModelingCreateAreasArbitaryByLines。拾取菜單 CreateAreabyLines 將出現(xiàn)。2.單擊所有的三條線各一次。ElKypoint曰Urw宙LinnAiMSVLM*|n田EH3wLsrCtIR*siir田Ch-CkHt*L丄一!_OJXt.BdMiEtj,MK

8、工nu回M*t*rlalProps田1i*ct4rkarJM4|ingohSZAavtrtalri*Am尸尸TflnflrntIsLl戸Tant1Un嚴(yán)NArfMViaUn*凱Normto3Uw尸JUanglalalln*尸AnLr14jLinnBAm0lipbrkM護(hù)LmF刖IBAicuHtWlyumsri.EEHOdM|&NAHrarirftEA塾rrMt*Cl*母PlpkrtIkfeddiiKy-PRo.-No-廠MJLnvXncUMene*XIIFWJK,lu.IE&E線圍成O*-11-I.*肉ElwnffApB也師1耳ite- FW理MwM： CwwtlQRxi-eta0LL一丄廣丄

9、十Lt.-aFiafiacnicrBElArntttlTJK三RlCwrinrti8l*fhn#JPrvpfrdHKodnni日hMtllhir3JPH5M9?Kpai眄twhBiLJBMMarL*Mfc曰町砒iniEIUM比護(hù)TlnoyhEJK4.在 ANSYSToolbar 上單擊 SAVE_DB。第 7 步：指定網(wǎng)格密度并對面進(jìn)行網(wǎng)格1.選取菜單途徑 MainMenuPreprocessor-Meshing-SizeCntrls-ManualSize-Global-Size。GlobalElementSize 對話框?qū)⒊霈F(xiàn)。2.在 elementedgelength（單元邊長）處輸入 0

10、.25。Areas 將出現(xiàn)。5.單擊 PickAll。（如果出現(xiàn)警告框，單擊 close。請看下面的注釋。）6.在 ANSYSToolbar 上單擊 SAVE_DB。1. 在 MODELING、OPERATE、EXTRUDE,ELEMEXTOPT12. 在 Numberofelementdivisions 處輸入 10。3. 單擊 OK。/ElementExtrusionOptionsEXTOPTElementExtOptionsTYPEElementtypenumberMATMaterialnumberMATChangedefaultMATREALRealconstantsetnumberR

11、EALChangeDefaultREALESYSElementcoordinatesysESYSChangeDefaultESYSElementsizingoptionsforextrusionVAL1No.ElemdivsVAL2SpacingratioACLEARCleararea(s)afterextCancel2SOUD45UseDefault0廠NoHelpANSVSMainMenuFr*rncM8PrwrocMCorMllenMMtTyp*壬concumaffltoctfonaBModifyMiBOwctMmhBCharEEChadcinfOrta田NumtecrtnCtrttS3

12、ArvhlwMdl$Cowpliny/CnEErLOTHANteUpsras-AnalysisOptions.ModalAnalysis對話框?qū)⒊霈F(xiàn)。4.選中 Subspace 模態(tài)提取法。NOV17201522:29:305.在 Numberofmodestoextract 處輸入 5。6.單擊 OK。SubspaceModalAnalysis 對話框?qū)⒊霈F(xiàn)。7.單擊 OK 接受缺省值。第 11 步：釋放已選的 PLANE42 單元應(yīng)當(dāng)釋放用于 2-D 面網(wǎng)格劃分的 PLANE42 單元，因?yàn)樗鼈儾槐貐⑴c分析。1.選取菜單途徑 UtilityMenuSelectEntities。Select

13、Entities對話框?qū)⒊霈F(xiàn)。2.在對話框上部的兩個滾動框中，選取“Elements”和“ByAttribute”。3.單擊 Elemtypenum 選項(xiàng)使之成為 ON。4.在 Min,Max,Inc 區(qū)輸入單元類型號為 1。5.單擊 Unselect 選項(xiàng)使之成為 ON。6.單擊 Apply。MenuSolution-Loads-Apply-Struetural-Displacement-0nNodes。拾取菜單 ApplyU,R0TonNodes 將會出現(xiàn)。8.單擊 PickAll。ApplyU,ROTonNodes 對話框?qū)⒊霈F(xiàn)。9.單擊“All 自由度（DOF）”。10.單擊 OK。t

14、e* 選 m 之為es 人l;SeleBelo入 Zc為 0。Plot選項(xiàng)使 為AMaterialnum金ElemtypenumRealsetnumElemCSnumSectionIDnumjlityMenuSelectFromFull框中， 選“N。Reselect廠AlsoSelectElements|ByAttributesFrlsHelp卜1ities。Select”和7.選取菜單途徑 Main取菜SelectEntitiiesSt?L1510寸話框上ities。Select”和ASelectEntitiesrlsHelp取菜L-11510Bc cn nOK|FARplyJPlotRe

15、plotCancel|Help11. 在 SelectEntities 對話框中的第二個滾動框中選取“ByNum/Pick”。12.單擊 SeleAll。13.單擊 Cancel。SelectEntitiesNodes|ByLocation 二|廠 Xcoordinates廠 YcoordinatesZcoordinatesMinMax0FromFullUReselect廠 AlsoSelectUnselectSeleAllInvertSeleBelo1510SeleNoneMLNTS1.選取菜單途徑 MainMenuSolution-LoadStepOpts-ExpansionPassExp

16、andModes。ExpandModes 對話框?qū)⒊霈F(xiàn)。2.在 numberofmodestoexpand 處輸入 5。3.單擊 OK。4.選取菜單途徑 MainMenuSolution-Solve-CurrentLS。瀏覽在/STAT 命令對話框中出現(xiàn)的信息， 然后使用 FileClose 關(guān)閉該對話框。5.單擊 OK。在出現(xiàn)警告“Acheckofyourmodeldataproduced21warnings.ShouldtheSOLVcommandbeexecuted?”時單擊 Yes。6.在出現(xiàn)警告“Acheckofyourmodeldataproduced1Warning。Should

17、theSOLVcommandbeexecuted?”時單擊 Yes。7.求解過程結(jié)束后單擊 close。第 14 步：列出固有頻率1.選取菜單途徑 MainMenuGeneralPostprocResuItsSummary。瀏覽對話框中的信息然后用 FileClose 關(guān)閉該對話框。nShailtslionsig:torlifyDiag:第 15 步：觀察解得的五階模態(tài)在 XllMotif 系統(tǒng)中:.tsilts)rOuewerFile:sibleition) )eratiSETTIME/FREQLOADSTEPSUBSTEPCUMULATIUE140673111219403122325746

18、133441.435144574.188155tproc.ts:iter.isFileINDEXOFDATASETSONRESULTSFILE1.選取菜單途徑 MainMenuGeneralPostproc-ReadResults-FirstSet。2.選取菜單途徑 UtilityMenuPlotCtrlsAnimateModeShape。AnimateModeShape 對話框?qū)⒊霈F(xiàn)。3.在 timedelayseconds處輸入 0.5。4.單擊 OK。 AnimationController 對話框?qū)霈F(xiàn)， 動畫開始播放。5.單擊 Stop 停止動畫播放。6.選取菜單途徑 MainMe

19、nuGeneralPostproc-ReadResults-NextSet。7.選取菜單途徑 UtilityMenuPlotCtrlsAnimateModeShape。AnimateModeShape 對話框?qū)⒊霈F(xiàn)。8.單擊 OK 接受先前的設(shè)置。動畫開始播放。9.單擊 Stop 停止動畫播放。10.對剩余的三個模態(tài)重復(fù)步驟 69。在 WindowsNT 或 Windows96 系統(tǒng)中：1.選取菜單途徑 MainMenuGeneralPostproc-ReadResults-FirstSet。2.選取菜單途徑 UtilityMenuPlotCtrlsAnimateModeShape。Media

20、Player-file.avi 對話框?qū)⒊霈F(xiàn)。3.在對話框中選擇 EditOptions。Options 對話框?qū)霈F(xiàn)。4.單擊“AutoRepeat”然后單擊 OK。5.單擊 Playtoolbar 上的按鈕（4）觀察動畫播放。6.單擊 Stoptoolbar 上的按鈕（）。7.選取菜單途徑 MainMenuGeneralPostProc-ReadResults-NextSet。8.選取菜單途徑 UtilityMenuPlotCtrlsAnimateModeShape。9.單擊 Playtoolbar 上的按鈕觀察動畫。10.單擊 Stoptoolbar 上的按鈕。11.對剩余的三個模態(tài)重

21、復(fù)步驟 710。一，一階二階模態(tài)DISPLACEMENTNOT18200:50DISPLACEMENT.021507STEP=1SUB=2FRE2=19.4026Wodelanalysisofamod皀丄airplanewing三階DISPLACEMENTANSYSModelanalysisofamodelairplanewing四階NOV18201500:51:45STEP=1SUB=41DISPLACEMENTANSSTEP=1SUB=1EBEQ=4.06734DMX=.021516NOV18200:53ModelanalvsisofamodelairnlanewincrDISPLACEM

22、ENTASTEP=1NOVSUB=1OCEREQ=4.06734DMX=.021516五階1DISPLACEMENTANS第 16 步：退出 ANSYS1.在 ANSYSToolbar 中選 QUIT。72.選 Quit-NoSave!DISPLACEMENTAN：NOT18SIEP=1SUB=4DISPLACEMENTSTEP=1ANSYSNOV18201500:54:27SUB=43.單擊 OK。二，請描述平面結(jié)構(gòu)有限元求解的基本步驟針對平面結(jié)構(gòu)問題只須考慮平行于某個平面的位移分量、 應(yīng)變分量與應(yīng)力分量，且這些量只是兩個坐標(biāo)的函數(shù)，平面問題分平面應(yīng)力問題和平面應(yīng)變問題兩類。針對二維的連續(xù)介

23、質(zhì)，對平面結(jié)構(gòu)的有限元分析步驟如下：1）用虛擬的直線把原介質(zhì)分割成有限個平面單元，這些直線是單元的邊界，幾條直線的焦點(diǎn)即為節(jié)點(diǎn)。2）假定個單元在節(jié)點(diǎn)上互相鉸接,節(jié)點(diǎn)位移是基本的未知量。3）選擇一個函數(shù)，用單元的三個節(jié)點(diǎn)的位移唯一的表示單元內(nèi)部任一點(diǎn)的位移，此函數(shù)稱為位移函數(shù)。4）通過位移函數(shù)，用節(jié)點(diǎn)位移唯一的表示單元內(nèi)任一節(jié)點(diǎn)的應(yīng)變；再利用廣義的胡克定律，用節(jié)點(diǎn)位移可唯一的表示單元內(nèi)任一點(diǎn)的應(yīng)力。5）利用能量原理找到與單元內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)等效的節(jié)點(diǎn)力；再利用單元應(yīng)力與節(jié)點(diǎn)位移的關(guān)系，建立等效節(jié)點(diǎn)力與節(jié)點(diǎn)位移的關(guān)系。6）將每一單元所承受的載荷，按靜力等效原則移置到節(jié)點(diǎn)上。7）在每一節(jié)點(diǎn)建立用節(jié)點(diǎn)位移

24、表示的靜力平衡方程，得到一個線性方程組；解出這個方程組，求出節(jié)點(diǎn)位移；然后可求得每個單元的應(yīng)力。三，空間結(jié)構(gòu)中一般采用哪些單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分，請描述這些常用單元的基本特性。Beam4 承受拉、壓、彎、扭的單軸受力單元，每個節(jié)點(diǎn)上有六個自由度：x、y、z 三個方向的線位移和繞 x,y,z 三個軸的角位移S0LID5 三維耦合場體單元，8 個節(jié)點(diǎn)，每個節(jié)點(diǎn)最多有 6 個自由度LINK8 三維桿（或桁架）單元，用來模擬：桁架、纜索、連桿、彈簧等等，是桿軸方向的拉壓單元，每個節(jié)點(diǎn)具有三個自由度：沿節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系 X、Y、Z 方向的平動Shell434 節(jié)點(diǎn)塑性大應(yīng)變單元，適合模擬線性、彎曲及適當(dāng)厚度的殼體結(jié)構(gòu)。單元中每個節(jié)點(diǎn)具有六個自由度：沿 x、y 和 z方向的平動自由度以及繞 x、y 和 z 軸的轉(zhuǎn)動自由度Shell63 彈性殼單元，具有彎曲能力和又具有膜力，可以承受平面內(nèi)荷載和法向