ansys流固耦合模態(tài)分析

1、有問(wèn)題可以發(fā)郵件給我一起討論 xw4996163,comFSI 流固耦合命令求解流固耦合問(wèn)題使用 ANSYS 計(jì)算結(jié)構(gòu)在水中的模態(tài)時(shí)，F(xiàn)LUID29,FLUID30 單元分別用來(lái)模擬二維和三維流體部分，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)模型則利用 PLANE42 單元和 SOLID45 等單元來(lái)構(gòu)造，其中，PLANE42 和 SOLID45 分別是用來(lái)構(gòu)造二維和三維結(jié)構(gòu)模型的單元。FLUID30 是流體聲單元，主要用于模擬流體介質(zhì)及流固耦合問(wèn)題。該單元有 8 個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)上有 4 個(gè)自由度， 分別是 XYZ 上 3 個(gè)方向位移自由度和 1 個(gè)壓力自由度， 為各向同性材料。輸入材料屬性時(shí)， 需要輸入流體的材料密度

2、（作為 DENS 輸入） 及流體聲速 （作為 SONC輸入），流體粘性產(chǎn)生的損耗效應(yīng)忽略不計(jì)。FLUID29 是 FLUID30 單元在二維上的簡(jiǎn)化，少了一個(gè) Z 向的位移。SOLID45 單元用于構(gòu)造三維實(shí)體結(jié)構(gòu)。單元通過(guò) 8 個(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)定義，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有 3 個(gè)沿著XYZ 方向平移的自由度。PLANE42 是 SOLID45 單元在二維上的簡(jiǎn)化。在J 用 ANSYS 建模分析時(shí)流場(chǎng)域單元屬性分為 2 種，由 KEYOPT（2）（指定流體和結(jié)構(gòu)分界面處結(jié)構(gòu)是否存在）控制,在流固耦合交界面上的單元 KEYOPT（2）=0，表示分界面處有結(jié)構(gòu)，其他流體單元 KEYOPT（2）=1，表示分界面處無(wú)結(jié)構(gòu)

3、。流體-結(jié)構(gòu)分界面通過(guò)面載荷標(biāo)志出來(lái)，指定 FSIlabel 可以把分界面處的結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)和流體壓力耦合起來(lái)，分界面標(biāo)志在分界面處的流體單元標(biāo)出。數(shù)值分析的步驟1）建立流體單元的實(shí)體模型。建立流體模型，需要確定流體域的范圍，可以把無(wú)限邊界流體簡(jiǎn)化成流體區(qū)域的半徑為固體結(jié)構(gòu)半徑的 10 倍。2）標(biāo)記流周耦合界面。選取流體單元中流固交界面上的節(jié)點(diǎn)，執(zhí)行 FSI 命令,流固耦合交界面的處理：流體與固體是兩個(gè)獨(dú)立的實(shí)體，在劃分單元時(shí)在兩者交界面上的單元網(wǎng)格要?jiǎng)澐忠恢拢@樣在交界面上的同一位置一般就有兩個(gè)重合的節(jié)點(diǎn)，一個(gè)節(jié)點(diǎn)屬于流體單元，一個(gè)節(jié)點(diǎn)屬于固體單元，這兩個(gè)重合節(jié)點(diǎn)在交界面的位移強(qiáng)制保持一致。3）建

4、立固體結(jié)構(gòu)實(shí)體模型。建立固體結(jié)構(gòu)模型，定義單元屬性，采用映射方式進(jìn)行網(wǎng)格的劃分。4）施加約束條件。由于流體區(qū)域的尺寸遠(yuǎn)大于固體結(jié)構(gòu)尺寸，故可以不考慮流體液面的重力的影響，將流體邊界處的單元節(jié)點(diǎn)上施加壓力（PRES）為零的約束。因?yàn)檫x擇的算例為懸臂結(jié)構(gòu)，在固體結(jié)構(gòu)底部加全約束。5）選擇求解算法，進(jìn)行求解。定義分析類型為模態(tài)分析，設(shè)定提取頻率階數(shù)和提取模態(tài)的方法。因?yàn)轳詈蠁?wèn)題的剛度矩陣，質(zhì)量矩陣都不對(duì)稱，需要采用非對(duì)稱矩陣法（UNSYMMETRIC）求解。6）查看結(jié)果。進(jìn)入后處理模塊，查看結(jié)構(gòu)模型的頻率及振型。以半浸沒(méi)與水中的橋墩模態(tài)問(wèn)題為背景，并假設(shè)：1,橋墩為實(shí)心等截面的實(shí)體， 實(shí)際橋墩模型應(yīng)

5、該是空心殼體， 截面尺寸也非常復(fù)雜，因而需要分塊劃分單元。2 .不考慮橋墩中的鋼筋，簡(jiǎn)化為由單一的混凝土構(gòu)成橋墩，密度 1.265e4kg/m3,彈性模量 3.15e10N/m2,泊松比 0.167。3 .不考慮水面重力影響，忽略自由表面波，水的密度 1e3kg/m3,音速 1.44e3m/so4 .壩體和水的交界面上，固體節(jié)點(diǎn)和液體節(jié)點(diǎn)位移耦合在一起，在單元中液體和固體粘在一起。劃分網(wǎng)格后的模型如下：計(jì)算后的模態(tài)結(jié)果如下，為了方便對(duì)比，左側(cè)給出了空氣中的模態(tài)橫向振動(dòng)第一階模態(tài)橫向振動(dòng)第二階模態(tài)實(shí)體橋墩的橫向振動(dòng)縱向振動(dòng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)固有頻率第一階第二階第三階第一階第一階空氣中頻率0.55453.3578.978.635.27水中頻率0.55113.2128.566.325.27比例系數(shù)0.9940.9570.9540.7321對(duì)于半浸沒(méi)與水中橋墩結(jié)構(gòu)，ANSYS 計(jì)算的模態(tài)結(jié)果有點(diǎn)奇怪。對(duì)于梁式振動(dòng)，基本上都沒(méi)有看出水做為附加質(zhì)量加入運(yùn)動(dòng)微分方程的影響，而將流固耦合交界面上分別屬于液體單元和固體單元上的