Ansys 第13例弦的横向振动转子的固有频率分析

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图 13—3单元类型对话框
图 13—4 单元类型库对话框 图13-5 材料模型对话框
图 13—6 材料特性对话框
图 13—7 定义密度对话框 1 3、3.4定文实常数
拾取菜单 Main Menu→Preprocessor→Real Constants→Add /Edit/Delete,弹出如图13-8所示得对话框,单击“Add、、,"按钮,弹出如图 13-9 所示得对话框,在列表中选择“Type 1 LINK180”,单击“OK”按钮,弹 出如图13-10 所示得对话框,在“AREA”文本框中输入 le—6,单击“OK”按 钮,返回图 13-8 所示得对话框,单击“Close"按钮。
琴弦得第 i 阶固有频率
按式(13—1)计算出琴弦得前 10 阶频率,如表 13-1所示。
阶1
2
34
5

7
8
9
10

频 2 5 506.4 7 5 1012、 126
率 3.2
9、6 8
6.

1519、 1772。 2 0 2278。8 2 5 3
2
4
25、6
2。0
z
13.3 分析步骤
13、3。1 改变任务名 拾 取 菜 单 U tility Menu → Jobname, 弹 出 如 图 13 — 2 所 示 得 对 话 框 , 在
图 13-14 图号控制对话框 13。3、9 显示直线
拾取菜单 UtilityMenu→Plot→Lines。 13、3.10 施加约束
拾取菜单 Main Menv→Solution→Define Loads→Apply→Struct ural→Displacement→On Keypoints,弹出拾取窗口,拾取关键点1,单击“OK" 按钮,弹出如图 13-15 所示得对话:1,框,在“Lab2”列表中选择“A11 DOF”,单 击“Apply”按钮;再次弹出拾取窗口,拾取关键点 2,单击“OK”按钮,再次弹 出如图 13—15 所示得对话框,在“Lab2”列表中选择“UY"、“UZ",单击“OK” 按钮。
拾取菜单Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Structural →Displacement→OnKeypoints,弹出拾取窗口,拾取关键点 2,单击“OK" 按钮,弹出如图 13-15 所示得对话框,在“Lab2”列表中选择“A11 DOF”, 单击“OK”按钮。 13。3、18 求解
图 13-11 创建关键点对话框 3.3。6 创建直线
拾取菜单 Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Lines →Lines →Straight Line,弹出拾取窗口,拾取上一步所创建得关键点1与 2, 单击”OK“按钮。 13、3、7 划分单元
拾取菜单 Main Menu→Preprocessor→Meshing→MeshTool,
图13-19 模态分析选项对话框 13。3、16 指定要扩展得模态数
拾取菜单 Main Menu→Solution→Load Step Opts→Expan sionpass→Single ExpandExpand modes,弹出如图 13-20 所示得对话框, 在“NMODE”文本框中输入 20,单击”OK“按钮。 1 3、3.17 施加约束
图 13-16 施加载荷对话框 1 3。3。12 打开预应力效果
在如图 13-17 所示得ANSYS 命令行中输入“pstres,on",然后回车。
图 13—17ANSYS 命令行 该命令得菜单路径为 Main Menu→Solution→Analysis Type→Analysis Options,如果该菜单项未显示在界面上,可以拾取菜单 Main Menu→Soluti on→Unabridged Menu,以显示 MainMenu→Solution 下得所有菜单项、 13、3。13 求解 拾取菜单 Main Menu→Solution→Solve→Current LS,单击“Solve Cu rrent Load Step ”对话框中得"OK”按钮。当出现“Solution is done!” 提示时,静应力分析结束。 从下一步开始进行模态分析。 13、3。14 指定分析类型 拾取菜单 Main Menu→Solution→Analysis Type→New Analysis, 弹出如图 13—18 所示得对话框,选择“Type of Analysis”为“Modal”,单击 “OK"按钮、
弹出如图 13 -12 所示得对话框,单击“Size Controls"区域中“Lines"后面 得“Set”按钮,弹出拾取窗口,拾取上一步所创建得直线 1,单击“OK"按钮,弹 出如图13-13所示得对话框,在“NDIV"文本框中输入50,单击“OK"按钮;再单 击如图 13—12 所示对话框中“Mesh”区域得“Mesh"按钮,弹出拾取窗口, 拾取直线 1,单击“OK”按钮。
14。1 概述
对于像直齿轮、涡轮、叶轮等具有循环对称性得结构,可以通过仅分析结构 得一个扇区来计算整个结构得固有频率与振型,这样可以极大地节省计算容量,提 高计算效率。 14。1.1 基本概念
掌握 ANSYS 循环对称结构模态分析,必须了解一些基本概念、(1)基本扇区: 基本扇区就是整个结构沿圆周得任意一个重复部分,整个结构可以被瞧做就是由 基本扇区沿圆周重复若干次得到得、2)、节径 (NodaI Diameter):节径指得 就是结构得振型中贯穿整个结构得零位移线,如图14—1 所示。
图 13-15 施加约束对话框 13、3、11 施加载荷
拾取菜单 Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Structur aI→Force/Monent→On Keypoints,弹出拾取窗口,拾取关键点2,单击“O K”按钮,弹出如图 13-16 所示得对话框,选择“Lab”为“FX”,在“VALUE” 文本框中输入 2000,单击“OK”按钮。
第 13例 有预应力模态分析实例—弦得横向振动
本例介绍了利用 ANSYS进行有预应力模态分析得方法、步骤与过程,并使用 解析解对有限元分析结果进行了验证。有预应力模态分析分为两大步骤:首先进 行结构静应力分析,并把静应力作为预应力施加在模型上;其次进行模态分析。
13。1 概述
有预应力模态分析用于计算有预应力结构得固有频率与振型,例如,对高速旋 转得锯片得分析。除了首先要进行静力学分析把预应力施加到结构上外,有预应 力模态分析得过程与普通得模态分析基本一致。
图 13-18 制定分析类型对话框 13.3、15指定分析选项
拾取菜单 Min Menu→Solution→Analysis Type→Analysis Op tions,弹出如图13-19所示得对话框,在“No、of modes to extract”文本 框中输入 20,选择“PSTRES”为“Yes”,单击“OK”按钮,弹出“Block L anczos Method”对话框,单击“OK”按钮。
“[/FILNAM]"文本框中输入EXAMPLE13,单击“OK”按钮、
图 13—2 改变任务名对话框 13、3、2 选择单元类型
拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Element Type→ Add/Edit/Delete,弹出如图 13—3所示得对话框,单击“Add…”按钮,弹出如
(3)扩展模态后在后处理器中查瞧它们。
13。2 问题描述及解析解
图 13-1所示为一被张紧得琴弦,已知琴弦得横截面面积 A=10—6m2,长度 L=1m,琴弦材料密度 ρ=7800 kg/m3,张紧力 T=2000 N,计算其固有频率。根据 振动学理论,琴弦得固有频率计算过程如下:
琴弦单位长度得质量 波速
图13-12 划分单元工具对话框
图 13-13单元尺寸对话框 从下一步开始进行静力分析,把预应力加到结构上,用预应力来模拟张紧力、 1 3。3.8 显示关键点号 拾取菜单Utility Menu→PlotCtrls→Numbering,如图13—14 所示得对 话框,将关键点号打开,单击“OK”按钮。
图 13-22 模态动画对话框 13.3、22 观察其余各阶模态
拾取菜单 Main Menu→General Postproc→Read Results→ Next Set,依次将其余各阶模态得结果读入,然后重复步骤 13、3。21、
第 14 例循环对称结构模态分析实例—转子得固有频率分析
本例介绍了利用 ANSYS 对循环对称结构进行模态分析得方法、步骤与过程。
图 13-20 扩展模型对话框
图 13-21 结果摘要 以下过程用动画观察模型得各阶振型。 13.3、20 从结果文件读结果 取菜单 Main Menu→General Postproc→Read Results→First Set、 13.3.21 用动画观察模型得一阶模态 拾取菜单 Utility Menu→PlotCtrls→Animate→Mode Shape,弹出如 图 13-22 所示得对话框,单击“OK”按钮。观察完毕,单击“Animation Controller" 对话框中得“Close"按钮。
拾取菜单 Main Me→Solution→Solve→Current LS,单击“Solve C urrent Load Step”对话框中得“OK”按钮。当出现“Solution is done!”
提示时,求解结束,即可查瞧结果。 13、3、19 列表固有频率
拾取菜单Main Menu→General Postproc→Results Summary,弹 出如图 13—21 所示得窗口,列表中显示了模型得前 20阶频率,与表 13-1相对照, 可以瞧出结果虽然存在一定得误差,但与解析解就是基本符合得。查瞧完毕后,关 闭窗口。
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图 13-8 定义实常数对话框
图 13-9 选择单元类型对话框
图 13-10 设置实常数对话框 当单元特性对实体特性表达不充分时,需要用实常数进行补充说明。 13。3、5创建关键点 拾取菜单 Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→ Keypoints→In Active CS,弹出如图 13—11 所示得对话框,在“NPT"文本 框中输入 1,在“X,Y,Z"文本框中分别输入 0,0,0,单击“Apply”按钮;再在“NPT" 文本框中输入 2,在“X, Y,Z”文本框中分别输入 1,0,0,单击“OK”按钮。
(1)建模并进行静力学分析。当进行静力学分析时,预应力效果选项必须打开 (PSTRES,ON),关于集中质量得设置( LUMPM)必须与随后进行得有预应力模态分 析一致、静力学分析过程与普通得静力学分析完全一致、
(2)重新进入 Solution,进行模态分析。同样,预应力效果选项也必须打开 (PSTRES,ON)、另外,静力学分析中所生成得文件 Jobname。EMAT 与 Jobname。 ESAV 必须都存在、
图 13—4 所示得对话框,在左侧列表中选“Structural Link”,在右侧列表中选 “3D finit sta 180”,单击“OK”按钮,最后单击如图 13-3 所示对话框中得“Close” 按钮。 13。3.3定文材料模型
拾取菜单 Main Menu→Preprocesso→Material Props→Material Models,弹出如图 13-5 所示得对话框,在右侧列表中依次拾取“Structural"、 “Linear"、“Elastic"、“Isotropic",弹'出如图 13—6 所示得对话框,在“EX”文 本框中输入 2e11(弹性模量),在“PRXY”文本框中输入 0。3(泊松比),单击“OK” 按钮;再拾取右侧列表中“Structural”下得“Density”项,弹出如图 13—7 所 示得对话框,在“DENS”文本框中输入 7800 (密度),单击“OK" ,按钮,然后关 闭如图13—5 所示得对话框。
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