ansys模態(tài)分析及詳細過程

1、1. 壓電變換器的自振頻率分析及詳細過程模態(tài)分析的定義及其應用模態(tài)分析用于確定設計構造或機器部件的振動特性(固有頻率和振型)，即構造的固有頻率和振型，它們是承受動態(tài)載荷構造設計中的重要參數(shù)。同時，也可以作為其它動力學分析問題的起點，例如瞬態(tài)動力學分析、諧響應分析和譜分析，其中模態(tài)分析也是進展譜分析或模態(tài)疊加法諧響應分析或瞬態(tài)動力學分析所必需的前期分析過程。ANSYS的模態(tài)分析可以對有預應力的構造進展模態(tài)分析和循環(huán)對稱構造模態(tài)分析。前者有旋轉的渦輪葉片等的模態(tài)分析，后者那么允許在建立一局部循環(huán)對稱構造的模型來完成對整個構造的模態(tài)分析。ANSYS提供的模態(tài)提取方法有：子空間法(subspace,分

2、塊法(blocklancets),縮減法(reduced/householder)、動態(tài)提取法(powerdynamics)、非對稱法(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。2. 模態(tài)分析操作過程一個典型的模態(tài)分析過程主要包括建模、模態(tài)求解、擴展模態(tài)以及觀察結果四個步驟。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、單元實常數(shù)、材料性質、建立幾何模型以及劃分有限元網格等根本步驟。(

3、2) .施加載荷和求解包括指定分析類型、指定分析選項、施加約束、設置載荷選項，并進展固有頻率的求解等。指定分析類型，MainMenu-Solution-AnalysisType-NewAnalysis,選擇Modal。指定分析選項，MainMenu-Solution-AnalysisType-AnalysisOptions,選擇MODOPT(模態(tài)提取方法，設置模態(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-

4、CurrentLS。(3) .擴展模態(tài)如果要在POSTI中觀察結果，必須先擴展模態(tài)，即將振型寫入結果文件。過程包括重新進入求解器、激話擴展處理及其選項、指定載荷步選項、擴展處理等。激活擴展處理及其選項，MainMenu-Solution-LoadStepOpts-Expansionpass-SingleExpand-Expandmodes。指定載荷步選項。擴展處理，MainMenu-solution-Solve-CurrentLS。注意:擴展模態(tài)可以如前述方法單獨進展，也可以在施加載荷和求解階段同時進展。本例即采用了后面的方法(4) .查看結果模態(tài)分析的結果包括構造的頻率、振型、相對應力和力等

5、所有圖片大小可以自己調節(jié)實例1.在開場菜單中啟動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文件加下。而jobName就代表你所做實例的名字，實例中我們將目錄設為F盤，工作名設為model2.最后點擊run運行進入ansys界面。如圖2所示。A州W網叫如mm"剛嚀Mem-K:中證瑪貼M%i岫展ArtLi#ptotPlot£lrte宣Parametersj&srrcWeuItrK出IpCWREMTJOEMKirl/SHQM5£fWITHDF

6、岫SETUPpe«tDL|JINPUTFILEiwhLil/IliPUTFILE"£H占版捋心nMenu®CFrw*twic«(HPrvprociMorfflSobifeisnGGtncrdlPOMprWET»n«MiflFffrtprcifflTapeloKiiOpt田有gT«lG件edPtuginQptSProbDvtlgn宙RiMiiilwiOptizRuivTirrae!StstiOEdrorSHrw>hAMS15m«Mil在w油$.部鼻啊呻爭-c7?*JiJ»JaJE«

7、J劍THEGPNMODUCCHOCm虬叫TWNOFFWORKJMG>lt1M=lP<ka>»eraitrmo*ftsranAWYSLnnvrwd2.定義單元類型拾取菜單MainM-Preprocessor-ElementType-Add/Edit/Delete,如圖3所示。然后單擊,然后單擊add按鈕。如圖4所示，單擊ok，選擇solid5單元，這樣就完成了對單元的選擇。然后再單擊圖3中的close按鈕。圖4定義材料屬性拾取菜單MainMenu-Preprocessor-MaterialProps-MaterialModels彈出對話框，如圖5所示。定義相對介電常數(shù)

8、。在右側列表中依次雙擊"electromagnetic","relativepermittivity","orthotropic".輸入相關參數(shù)。圖5在右側再點擊Density，如圖6所示。定義材料的密度。密度為7500,單擊ok。圖6在右側在依次點擊"Piezoelectrics'aPiezoelectricmatrix:"定義壓電應力矩陣，如圖7所示。輸入相關參數(shù)。單擊ok。圖7在右側列表中依次雙擊"Structural","Linear","Elast

9、ic","Anisotropic"如圖8所示,定義各向異性彈性矩陣設置，輸入參數(shù)，單擊ok。圖8點擊Material-Exit完成對材料的定義。4建模選取菜單Parameters-ScalarParameters在selection中輸入L=10E-3然后點擊accept再輸入h=20e-3,點擊accept按照一樣的步驟輸入，w=10e-3,a3=1000.如圖9所示。點擊close。拾取菜單MainMenu-Preprocessor-Modeling-Create-Keypoints-InActiveCS彈出對話框,如圖10所示，輸入1,創(chuàng)立關鍵點1,坐標為0

10、,0,0.點擊apply。圖10再輸入如圖11所示圖11點擊apply。輸入圖12所示。圖12圖13建立四個關鍵點。復制關鍵點選取modeling-copy-keypoints彈出選框，如圖14所示。點擊pickall彈出圖15所示的選框，輸入參數(shù)，單擊ok。復制一份，向z軸偏移距離為HoCopyKeypointsFlCi廣Ttsisk：圖14圖15改變視角選取plotctrls-panzoomrotate-iso然后點擊close是原始坐標系不顯示選取plotctrls-windowscontrols-windowsoptions如圖16所示選取noshown點擊ok。圖16創(chuàng)立直線Main

11、Menu-Preprocessor-Modeling-Create-line-line-straightline選取點1和5,點擊ok。戈U分直線網格，分為4份。MainMenu-Preprocessor-meshing-sizetrls-manualsize-line-alllines,如圖17所示，點擊ok。圖17通過關鍵點創(chuàng)立面，MainMenu-Preprocessor-Modeling-Create-areas-arbitrary-throughkps彈出選框，選取點1,2,3,4通過面拉彳申體,MainMenu-Preprocessor-Modeling-operate-extru

12、de-areas-alonglines彈出選框，選取剛剛那個形成的面，單擊ok,然后再選取前面我們建立的線，點擊ok,形成的體如圖18所示。5. 圖18網格劃分顯示線號plotctrls-numberinglinenumbers前打鉤。點擊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。劃分為兩局部。MethTooIg>hrl|QahBj_JCDOriBSueCamirolsGl淳baJSdCharClr-01LresSeiCfeajLb>

13、;'ET£st-CbsarC3bh|VDUmtIEMirihiCer圖20圖21選取hex,mapped,點擊meshtool中的mesh彈出選框，選取體，單擊ok。如圖22所示。圖226. 施加約束選取節(jié)點select-entities彈出如圖23所示的對話框，點擊ok。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-Anal

14、ysisType-NewAnalysiso彈出對話框，選擇"TypeofAnalysis"為"Modal”,單擊"OK”按鈕。指定分析選項拾取菜單MainMenu-Solution-AnalysisType-AnalysisOptions。彈出對話框，在"No.ofmodestoextract”文本框中輸入10擴展模態(tài)數(shù)為10如圖25所示，單擊ok。圖25頻率圍50000到150000,圖26所示，單擊ok。圖26約束z=0和z=h的面的節(jié)點電壓為0.選取節(jié)點select-entities彈出如圖27所示的對話框，點擊ok。"IJNo

15、cliBW|lElVLutdUajiitXGoordjrwtalcsVdltri-uluihMkr*.MkmN|,rmni4aiiH<"巨甘屹HLlUniSQlCICtAllhien廿OKApp*VFlu-1.ftnfpyi|C*JilHI圖29圖27拾取菜單MainMenu-Solution-DefineLoads-Apply-electric-boundary-voltage-onnode如圖28所示，單擊ok。同理定義z=h，電壓為0.如圖29.所示圖28施加約束時，先選取該面上的節(jié)點，然后直接施加就是該面的約束。在每一步施加約束時，我們都先選擇該面上的節(jié)點后再施加。圖2

16、3,27,29都是選擇相應面上的節(jié)點。然后是假載荷,不然施加的是全部節(jié)點。9求解拾取菜單MainMenu-Solution-Solve-CurrentLS。單擊"SolveCurrentLoadStep”對話框的"OK"按鈕。出現(xiàn)"Solutionisdone!"提示時，求解完畢，即可查看結果了。10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，可以看出結果雖然存在一定的誤差，但與解析解是根本符合的。查看完畢后，關閉該窗口。11. 拾取菜單MainMenu-G

17、eneralPostproc-ReadResults-FirstSet12. 用動畫觀察模型的一階模態(tài)拾取菜單UtilityMenu-PlotCtrls-Animate-ModeShape彈出對話框，單擊"OK"按鈕。觀察完畢，單擊"AnimationController"對話框的"close"按鈕13觀察其余各階模態(tài)拾取菜單MainMenu-GeneralPostproc-ReadResults-NextSet依次將其余各階模態(tài)的結果讀入，然后重復步驟1觀察完模型的各階模態(tài)后，請讀者自行分析頻率結果產生誤差的原因，并改良以上分析過程。ASETLISTCorrmat,cFileINDEXOF麗TASETSONRESULTSFILE