ansys模態(tài)分析報(bào)告及詳細(xì)過程

實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)壓電變換器的自振頻率分析及詳細(xì)過程1.模態(tài)分析的定義及其應(yīng)用模態(tài)分析用于確定設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)或機(jī)器部件的振動(dòng)特性 (固有頻率和振型 )，即結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型，它們是承受動(dòng)態(tài)載荷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)。 同時(shí)，也可以作為其它動(dòng)力學(xué)分析問題的起點(diǎn)，例如瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析、諧響應(yīng)分析和譜分析，其中模態(tài)分析也是進(jìn)行譜分析或模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析或瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析所必需的前期分析過程。ANSYS的模態(tài)分析可以對(duì)有預(yù)應(yīng)力的結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析和循環(huán)對(duì)稱結(jié)構(gòu)模態(tài)分析。 前者有旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片等的模態(tài)分析，后者則允許在建立一部分循環(huán)對(duì)稱結(jié)構(gòu)的模型來完成對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析。ANSYS提供的模態(tài)提取方法有 :子空間法(subspace)、分塊法(blocklancets), 縮減法(reduced/householder) 、動(dòng)態(tài)提取法 (powerdynamics) 、非對(duì)稱法(unsymmetric), 阻尼法(damped),QR阻尼法(QRdamped)等，大多數(shù)分析都可使用子空間法、分塊法、縮減法。ANSYS的模態(tài)分析是線形分析，任何非線性特性，例如塑性、接觸單元等，即使被定義了也將被忽略。模態(tài)分析操作過程一個(gè)典型的模態(tài)分析過程主要包括建模、模態(tài)求解、擴(kuò)展模態(tài)以及觀察結(jié)果四個(gè)步驟。(1). 建模模態(tài)分析的建模過程與其他分析類型的建模過程是類似的，主要包括定義單元類型、單元實(shí)常數(shù)、材料性質(zhì)、建立幾何模型以及劃分有限元網(wǎng)格等基本步驟。(2). 施加載荷和求解包括指定分析類型、指定分析選項(xiàng)、施加約束、設(shè)置載荷選項(xiàng)，并進(jìn)行固有頻率的求解等。指定分析類型， MainMenu-Solution-AnalysisType-NewAnalysis, 選擇Modal。指定分析選項(xiàng)，MainMenu-Solution-Analysis Type-Analysis Options，選擇MODOPT(模態(tài)提取方法〕，設(shè)置模態(tài)提取數(shù)量 MXPAND.定義主自由度，僅縮減法使用。施加約束，MainMenu-Solution-DefineLoads-Apply-Structural-Displacement 。求解，MainMenu-Solution-Solve-CurrentLS 。(3). 擴(kuò)展模態(tài)如果要在POSTI中觀察結(jié)果，必須先擴(kuò)展模態(tài)，即將振型寫入結(jié)果文件。過程包括重新進(jìn)入求解器、激話擴(kuò)展處理及其選項(xiàng)、指定載荷步選項(xiàng)、擴(kuò)展處理等。激活擴(kuò)展處理及其選項(xiàng)，MainMenu-Solution-LoadStepOpts-Expansionpass-SingleExpand-Expandmodes。指定載荷步選項(xiàng)。擴(kuò)展處理，MainMenu-solution-Solve-CurrentLS 。注意:擴(kuò)展模態(tài)可以如前述辦法單獨(dú)進(jìn)行，也可以在施加載荷和求解階段同時(shí)進(jìn)行。本例即采用了后面的方法(4). 查看結(jié)果模態(tài)分析的結(jié)果包括結(jié)構(gòu)的頻率、振型、相對(duì)應(yīng)力和力等文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)所有圖片大小可以自己調(diào)節(jié)實(shí)例在開始菜單中啟動(dòng)MechanicalAPDLProductlauncher，如圖1所示其中WorkingDirectory代表你的工作路徑，也就是所有 ansys的生成文件都存在這個(gè)文件加下。而 jobName就代表你所做實(shí)例的名字，實(shí)例中我們將目錄設(shè)為 F盤，工作名設(shè)為 model2.最后點(diǎn)擊run運(yùn)行進(jìn)入ansys界面。如圖 2所示。文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)圖2定義單元類型拾取菜單 MainM--Preprocessor-Element Type-Add/Edit/Delete, 如圖3所示。然后單擊，圖3然后單擊 add按鈕。如圖 4所示，單擊 ok,選擇solid5單元，這樣就完成了對(duì)單元的選擇。然后再單擊圖 3中的close按鈕。文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)圖43. 定義材料屬性拾取菜單 MainMenu-Preprocessor--MaterialProps-MaterialModels. 彈出對(duì)話框，如圖5所示。定義相對(duì)介電常數(shù)。在右側(cè)列表中依次雙擊 "electromagnetic", "relativepermittivity","orthotropic". 輸入相關(guān)參數(shù)。圖5在右側(cè)再點(diǎn)擊 Density,如圖6所示。定義材料的密度。密度為 7500，單擊ok。圖6在右側(cè)在依次點(diǎn)擊“ Piezoelectrics”“Piezoelectricmatrix”定義壓電應(yīng)力矩陣，如圖 7所示。輸入相關(guān)參數(shù)。單擊 ok。文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)圖7在右側(cè)列表中依次雙擊 "Structural","Linear","Elastic","Anisotropic" 如圖8所示，定義各向異性彈性矩陣設(shè)置，輸入?yún)?shù)，單擊 ok。圖8點(diǎn)擊Material-Exit完成對(duì)材料的定義。4.建模選取菜單 Parameters-ScalarParameters 在selection中輸入L=10E-3然后點(diǎn)擊 accept，再輸文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)入h=20e-3,點(diǎn)擊accept，按照相同的步驟輸入， w=10e-3,a3=1000.如圖9所示。圖9點(diǎn)擊close。拾取菜單MainMenu-Preprocessor–Modeling-Create-Keypoints-InActiveCS彈出對(duì)話框，如圖10所示，輸入1,創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)1，坐標(biāo)為0,0,0.點(diǎn)擊apply。圖10再輸入如圖 11所示圖11點(diǎn)擊apply。輸入圖 12所示。文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)圖12圖13建立四個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。復(fù)制關(guān)鍵點(diǎn)選取 modeling-copy-keypoints 彈出選框，如圖 14所示。點(diǎn)擊 pickall彈出圖15所示的選框，輸入?yún)?shù)，單擊 ok。復(fù)制一份，向 z軸偏移距離為 H。圖14 圖15改變視角 選取plotctrls-panzoomrotate-iso 然后點(diǎn)擊 close是原始坐標(biāo)系不顯示 選取plotctrls-windowscontrols-windowsoptions 如圖16所示選取noshown 點(diǎn)擊ok。文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)圖16創(chuàng)建直線 MainMenu-Preprocessor –Modeling-Create-line-line-straightline選取點(diǎn)1和5，點(diǎn)擊ok。劃分直線網(wǎng)格，分為 4份。MainMenu–Preprocessor -meshing-sizecntrls-manualsize-line -alllines, 如圖17所示，點(diǎn)擊 ok。圖17通過關(guān)鍵點(diǎn)創(chuàng)建面， MainMenu-Preprocessor –Modeling-Create-areas-arbitrary-throughkps 彈出選框，選取點(diǎn) 1,2,3,4 。通過面拉伸體， MainMenu-Preprocessor –Modeling-operate-extrude-areas-alonglines 彈出選框，選取剛才那個(gè)形成的面，單擊 ok，然后再選取前面我們建立的線，點(diǎn)擊ok，形成的體如圖 18所示。文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)圖18網(wǎng)格劃分顯示線號(hào) plotctrls-numbering linenumbers 前打鉤。點(diǎn)擊 ok。圖19所示圖19顯示線 plot-lines選取meshing-meshtool 如圖20所示。選取 line 后邊的set 彈出選框，選取線 11.和13，單擊ok，彈出如 21所示，輸入 2，單擊ok。劃分為兩部分。文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)圖20 圖21選取hex ，mapped,點(diǎn)擊meshtool 中的mesh彈出選框，選取體，單擊ok。如圖22所示。圖22施加約束選取節(jié)點(diǎn) select-entities 彈出如圖 23所示的對(duì)話框 ,點(diǎn)擊ok。文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)圖23拾取菜單 MainMenu--Solution-DefineLoads-Apply-Structural-Displacement-symmetryb.c-onnodes 彈出圖24選框，單擊 ok。圖24同理約束 y軸，將圖 24中改為y軸，單擊 ok。分析類型拾取菜單 MainMenu-Solution-AnalysisType-NewAnalysis 。彈出對(duì)話框，選擇 "TypeofAnalysis" 為"Modal", 單擊"OK"按鈕。8. 指定分析選項(xiàng)拾取菜單 MainMenu-Solution-Analysis Type-Analysis Options。彈出對(duì)話框，在 "No.ofmodestoextract" 文本框中輸入 10.擴(kuò)展模態(tài)數(shù)為 10如圖25所示，單擊 ok。文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)圖25頻率范圍 50000到150000,圖26所示,單擊ok。圖26約束z=0和z=h的面的節(jié)點(diǎn)電壓為 0.選取節(jié)點(diǎn) select-entities 彈出如圖 27所示的對(duì)話框 ,點(diǎn)擊ok。圖27 圖29文檔大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)拾取菜單 MainMenu--Solution-DefineLoads-Apply -electric-boundary-voltage-onnode如圖28所示，單擊 ok。圖28同理定義z=h，電壓為 0.如圖29.所示施加約束時(shí)，先選取該面上的節(jié)點(diǎn)，然后直接施加就是該面的約束。在每一步施加約束時(shí)，我們都先選擇該面上的節(jié)點(diǎn)后再施加。 圖23,27,29都是選擇相應(yīng)面上的節(jié)點(diǎn)。 然后是假載荷，不然施加的是全部節(jié)點(diǎn)。9.求解拾取菜單 MainMenu-Solution-Solve-CurrentLS 。單擊“SolveCurrentLoadStep ”對(duì)話框的“OK”按鈕。出現(xiàn)“Solution isdone!”提示時(shí)，求解結(jié)束，即可查看結(jié)果了。列表固有頻率拾取菜單 MainMe-GeneralPostproc-ResultsSummary 。彈出窗口，列表中顯示了模型的前10率，可以看出結(jié)果雖然存在一定的誤差，但與解析解是基本符合的。查看完畢后，關(guān)閉該窗口。拾取菜單MainMenu-GeneralPostproc-ReadResults-FirstSet用動(dòng)畫觀察模型的一階模態(tài)拾取菜單UtilityMenu-PlotCtrls-Animate-ModeShape 。彈出對(duì)話框，單擊“ OK”按鈕。觀察完畢，單擊“ AnimationController ”對(duì)話框的"close" 按鈕13.觀察其余各階模態(tài)拾取菜單 MainMenu-GeneralPos