ANSYS循环对称结构的模态分析

循环对称结构的模态分析主要用在如齿轮，涡轮，叶轮等的具有循环对称结构物体的模态分析。

它通过模拟结构的一个扇区，通过分析这个扇区，从而扩展到整个模型。

它的步骤主要有6个。

1，建立基本扇区模型，也就是只建1/n的模型，一个齿活一个叶片的模型。

2，确定循环对称面（可以自动确定，也可以手动选择）。

3，施加边界条件。

4，制定分析类型和分析选项。

5，通过cycop命令指定循环求解选项，并用solve求解。

6，通过/cyexpand将振型扩展到全部360
度范围，观察整个结果。

由于选择的谐波指数的关系，固有频率在排列上会有一些凌乱。

以前的ansys版本把谐波指数这个概念叫做节径，现在的都叫做谐波指数了。

按照整体结构分析，系统会把频率按照从小到大排列。

而用谐波指数这样计算出来的频率，他在排列的时候是按照谐波指数的增加而排列的，因此，相对应的固有频率有大有小，不规则（但是数值一样，就是排列不同）。

解决的办法是，你把这个结果提取出来，自己把它按照从小到大排列一下就可以了。

另外求解这个过程有一些注意的地方。

a在建立基本扇区的时候要在柱坐标系，你把csys置1就可以，b另外，扇区角选择能被360整除的。

c选择循环对称面时选择节点，好像其他特征不行（原因别人和我讲了，忘了）。

ac比较重要，b稍微注意一下就好。

然后就是求解方面了。

循环对称模态分析结果提取
一般的结构模态分析完成后，要提取相应阶次结果，就用下面命令
*GET,PARA,MODE,i,FREQ
对于循环对称结构，取单个扇区进行分析，指定谐波指数The harmonic index，数值上谐波指数可以通过下面计算得到，
The harmonic index= N/2 （N为偶数）
The harmonic index=（N-1）/2 （N为奇数）
上式中，N为总体模型分成的扇区总数。

然后对每次谐波设定提取模态阶次，分析的时候，ansys在原来扇区有限元模型的基础上，叠加一个完全相同的模型，通过谐波指数控制不同的傅里叶级数展开，从而扩展得到全模型的结果，对于这样计算的模态结果，ansys计算的时候，默认从0谐波开始计算，每次谐波按照一个载荷步（LSstep）进行，对应每次谐波下提取的固有频率按照子步substep给出，要提取所有谐波指数下的模态解，可采用下面命令
/POST1
*dim,frq_0,,7,10
*do,i,1,7
*do,j,1,10
SET,i,j
*GET,frq_0(i,j),ACTIVE,,SET,FREQ
*enddo
*enddo
解释：按照谐波指数提取结构固有频率到数组frq_0中，i代表计算的LSstep，循环对称结构模态分析中，其最大值在数值上等于谐波指数+1，比如说，提取6次谐波，就需要7步计算；j代表每次谐波提取的固有频率个数。

如果要设置保存每阶频率的振型图，只需要在循环中在加入提取保存图像命令即可。

周期对称结构模态分析实例：
/view/76047ceeaeaad1f346933fd2.html
问：
1.ANSYS的帮助文件中，在Chapter 7. Cyclic Symmetry Analysis一节中，关于‘谐波指数（the harmonic index）’的定义有如下的描述： The harmonic index is an integer that determines the variation in the value of a single DOF at points spaced at a circumferential angle equal to the sector angle. For a harmonic index equal to nodal diameter d, the function cos(d*θ) describes the variation. This definition allows a varying number of waves to exist around the circumference for a given harmonic index, provided that the DOF at points separated by the sector angle vary by cos(d*θ). For example, a harmonic index of 0 and a 60° sector produce modes with 0, 6, 12, ... , 6N waves around the circumference.
我反复理解这句话，最终也没有搞清楚究竟什么是谐波指数（the harmonic index）？它表示什么物理意义？请各位老师和做过循环对称结构模态分析的先知用简单明了的语言解释一下！谢谢！
2.谐响应分析完成之后，如何提取结构的某个位置在不同激励频率下稳态响应的最大值、最小值并输出到结果文件中？例如，一简支梁在梁的中点处承受正弦激励，激励频率10Hz~100Hz，现要求距梁左端点L/4（L为梁的长度）位置处的稳态响应。

请问ANSYS中，在进行谐响应分析之后，如何提取x=L/4位置稳态响应的最大值、最小值并输出到结果文件中？请各位指教！
答：
谐波指数就是在一个扇段内产生的谐波数，比如，谐波指数是0，扇段张角是60°，那么对整个圆周产生的谐波是0、6、12、…6N。

如果谐波指数大于0，那么在一个扇段内谐波要变化d次，按cos(d*θ)的规律变化。

谐响应分析完成后，在时程后处理程序中可以看到各种量对不同频率的响应，图示，列表都可以。

你把L/4处结点的Uy添加到变量表中，就行了。

问：
风扇循环对称模态计算－－1节径和2节径各有两阶振频相同，怎么解释？叶片数为5个！！
小弟做风扇叶片的循环对称模态分析，计算结果如下：
SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE HRM-INDEX
1 232.29 1 1 1 0
2 421.05 1 2 2 0
3 516.10 1 3 3 0
4 1168.8 1 4 4 0
5 1435.7 1 5 5 0
6 239.84 2 1 6 1
7 239.84 2 2 7 1
8 465.82 2 3 8 1
9 465.82 2 4 9 1
10 930.28 2 5 10 1
11 238.95 3 1 11 2
12 238.95 3 2 12 2
13 462.46 3 3 13 2
14 462.46 3 4 14 2
15 958.60 3 5 15 2
0节径结果看似没问题，1节径和2节径各有两阶振频相同，这该怎么解释呢？我用的是10节点solid92单元，在轮毂内壁面约束了UX、UY、UZ三个自由度。

请大侠指教下！
答：
它们只是频率相同,但振型不同.。