ansys简介及转轴模态分析实例

加载
Objective
可在实体模型或 FEA 模型 (节点和单元) 上加载.无 论采取何种加载方式,ANSYS求解前都将载荷转化到有 限元模型.因此, 加载到实体的载荷将自动转化到 其所 属的节点或单元上。
沿线均布的压力 沿单元边界均布的压力
在关键点处 约束
在节点处约束
实体模型
FEA 模型
在关键点加集中力
K=1e8
K=1e6
原因分析
理论计算时取固定支撑，相当于弹簧刚 度无限大，即 K 》1e8 ，此时固有频率 值为95H左右。 而实际支撑刚度大概在1e6左右。
结论
1，滑动轴承可简化为弹簧阻尼结 6 8 构，刚度一般取 K 10 10 ； 2, 刚度的确定对计算结果影响较 大； 3，ANSYS模拟计算值与实际测 量值可以得到很好的 吻合。
?自由度dof定义节点的自由度dof值结构分析位移热分析温度等?集中载荷force点载荷结构分析力热分析热导率率?面载荷surfaceload作用在表面的分布载荷结构分析压力热分析热对流等?体积载荷bodyload作用在体积或场域内热分析体积膨胀内生成热等?惯性载荷inertiaload结构质量或惯性引起的载荷重力角速度加载objective可在实体模型或fea模型节点和单元上加载
单元选择
轴承支座——COMBI214
COMBI214是弹簧阻尼单元， COMBI214由两个节点组 成，每个节点有两个自由度，不考虑弯曲和扭转。单元 有 4 个刚度系数 Kxx,Kyy,Kxy,Kyx, （主刚度和交叉刚度） 和4个阻尼系数Cxx, Cyy,Cxy,Cyx。
COMBI214单元模 拟滑动轴承力学 模型
典型分析过程
1. 创建有限元模型 1）单元属性定义（单元类型、实常数、材料属性） 2）创建或读入几何实体模型 A 1 3）有限元网格划分 2. 施加载荷进行求解 1）施加约束条件、载荷条件 Y Z X 2）定义分析选项和求解控制 3）定义载荷及载荷步选项 4）求解 solve 3. 后处理 1）查看分析结果 2）检验结果
ANSYS 六个窗口的总体功能
Objective
输入 输入ANSYS命 令，所有输入 的命令将在此 窗口显示。 主菜单 包含ANSYS的 主要功能，前 处理、求解、 后处理等。 输出 显示软件的文 本输出。
应用菜单 包含例如文件 管理、选择、 显示控制、参 数设置等功能. 工具条 将常用的命令 制成工具条， 方便调用. 图形 显示由ANSYS 创建或传递到 ANSYS的图形 .
分析结论；
振型图
一阶振型
振型图
二阶振型
振型图
三阶振型
结果分析
固有频率计算值：（前四阶频率）
X方向 Y方向
结果分析
一阶固有频率随弹簧刚度变化曲线
结果分析
结果对比：
理论计算值 临界转速 (rpm) 实验测得值 ANSYS模拟值
5782 96.37
5200 86
5070 84.5
固有频率 (Hz)
技术
—— 固有频率 —— 振型 —— 振型参数等 模态分析是所有动力学分析类型的最基础 的内容
(3)后处理模块—结果处理和结果查看
后处理是指检查并分析求解的结果的相关操作。是分析 中最重要的环节之一。
ANSYS 有两个后处理器:
• 通用后处理器 (POST1) ——只能观看整个模型在某一 时刻的结果。 • 时间历程后处理器 (POST26) ——可观看模型在不同 时间的结果。
一，ANSYS软件简介
二，转子—轴承系统模 态分析实例
ANSYS有限元分析软件简介
一、ANSYS发展简介
ANSYS 是在 20 世纪 70 年代由 ANSYS 公司开 发的工程分析软件。它包括热、电、磁、流体和 结构等诸多模块，现在已经广泛应用于航空、航 天、电子、汽车、土木工程等各种领域，能够满 足各行业有限元分析的需要，是当前使用最广泛， 功能最强大的有限元软件。
致谢
转子——轴承实体模型
二 加载求解
Objective
施加约束：节点10，11为固定端(DOF=0)， 轴 上所有节点(UX=0)
求解
New Analysis 新分析
Modal 模态分析 Block 分块矩阵法 Solve 求解
Current LS 当前载荷
三 结果处理
各阶振型图； 固有频率计算值；
Hale Waihona Puke (1) 前处理模块——建立有限元模型 a 建模
前处理模块提供了一个强大的实体建模 及网格划分工具，用户可以方便地构造有限 元模型。 用户除了可以用利用 ANSYS 自带的功能 建模外，还可以用其他外部 CAD 软件建立模 型，然后导入 ANSYS 中。（如 solidworks 、 PRO/E等）
结果表示方式
后处理模块可将计算结果以多种方式显示 出来：彩色等值线显示、矢量显示、立体切片 显示等图形方式显示出来，也可将计算结果以 图表、曲线形式显示或输出。
二 ，转子—轴承系统模态分析实例
一、建模
在分析之前要建立简化模型，模型建的正确 与否直接决定了分析结果的可靠程度。 转子—轴承—基础模型
实体模型
b 划分网格
几何实体模型并不参与有限元分析. 所有施加在几何实体 边界上的载荷或约束必须最终传递到有限元模型上进行 求解. 由几何模型创建有限元模型的过程叫作网格划分
Meshing
几何实体模型
有限元模型
(2)分析计算模块——加载和求解
分析模块包括结构分析、流体动力学分 析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及 多物理场的耦合析。 载荷包括边界条件 和激励，实际上， ANSYS的功能就是分析有限元模型在不同激 励以及不同边界条件下的响应。
单元选择
ANSYS 的单元库中提供有超过 150 种的不 同单元类型，每种单元类型有一个特定的编号 和一个标识单元类型的前缀，如BEAM4。
转轴——PIPE16单元
PIPE16是一种轴单元，具有拉压、扭转和弯曲 性能。 集中质量（测速齿轮）——MASS21单元 MASS21是质点单元，质点的质量和转动惯量以 实常数形式定义。
在节点加集中力
求解
进入求解器后，首先要指定欲进行分析的分析类 型，比如Static（静力分析）、Modal（模态分析）、 Harmonic（谐响应分析）、Transient（瞬态分析） 以及Spectrum（谱分析）等
输入数据
数据库
结果
求解器
结果数据
结果文件
求解——模态分析
什么是模态分析？ 模态分析是用来确定结构振动特性的一种
载荷分类
Objective
ANSYS中的载荷可分为:
• 自由度DOF - 定义节点的自由度（ DOF ） 值 (结构分析 _位移、热分析_ 温度等) • 集中载荷Force- 点载荷 (结构分析_力、热分析_ 热导 率) • 面载荷Surface load - 作用在表面的分布载荷 (结构分析 _压力、热分析_热对流等) • 体积载荷Body load - 作用在体积或场域内 (热分析_ 体 积膨胀、内生成热等) • 惯性载荷Inertia load - 结构质量或惯性引起的载荷 (重 力、角速度)
一、有限元分析典型步骤
ANSYS 可进行各种各样的分析，如线性、静 态、非线性、瞬态分析等，无论哪种分析都有 一套固定流程。 ANSYS典型分析步骤（三个模块）:
(1) 前处理模块——建立有限元模型
(2) 分析计算模块——加载和求解
(3) 后处理模块——结果后处理和结果查看
ANSYS主程序窗口