ansys轴模态分析教程实例
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
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)
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；
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
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
ANSYS模态分析教程及实例讲解解析
模态分析的定义
模态分析可以确定一个结 构的固有频率和振型，固 有频率和振型是承受动态 载荷结构设计中的重要参 数。 如果要进行模态叠加法谐 响应分析或瞬态动力学分 析，固有频率和振型也是 必要的。 所有动力学分析的基础。
模态分析的优点
模态分析的用途：
使结构设计避免共振或以特定频率进行振动（例如桥梁 设计）； 使工程师可以认识到结构对于不同类型的动力载荷是如 何响应的； 有助于在其它动力分析中估算求解控制参数（如时间步 长）。
要点：振动外力的周期和结构固有周期一致或接近则要发生共振。 共振因为会使振动变得越来越强，一般应该避免。
频率分析的相关知识
设计就来时，停止前发出突突的响声并晃动起 来。 这是洗衣机的固有频率和马达的转速一致时产生的共振现象。 要把脱水时马达的转速设计成洗衣机的1阶固有频率以上。从而，在脱水过 程中不会产生共振现象。 洗衣机的马达的转速直到停止前与它的固有频率相一致，产生共振，发出 突突声音。此后，因为很短时间即停止，洗衣机不会损坏。
模态分析的用途
有预应力的结构进行模态分析。例如旋转的涡轮 叶片。 循环对称结构模态分析。允许对循环对称结构的 一部分进行建模，而分析产生整个结构的振型。 ANSYS的模态分析都是线性分析。 ANSYS中的模态提取方法：
Block Lanzos（默认）、子空间、PowerDynamics、缩 减法、非对称法、阻尼法和QR 阻尼法。后两种允许结 构中包含阻尼。
应力
应变
内容简介 模态分析的背景简介 ANSYS模态分析功能介绍 模态分析实例操作演示
学习要点
频率分析的相关知识
什么是振动 固有频率 固有振动模态 共振
频率分析的相关知识
ANSYS模态分析教程及实例讲解
ANSYS模态分析教程及实例讲解ANSYS是一款常用的有限元分析软件，可以用于执行结构分析、热分析、流体分析等多种工程分析。
模态分析是其中的一项重要功能，用于计算和分析结构的固有振动特性，包括固有频率、振型和振动模态，可以帮助工程师了解和优化结构的动态响应。
以下是一份ANSYS模态分析教程及实例讲解，包含了基本步骤和常用命令，帮助读者快速上手模态分析。
1.创建模型：首先需要创建模型，在ANSYS界面中构建出待分析的结构模型，包括几何形状、材料属性和边界条件等。
可以使用ANSYS的建模工具，也可以导入外部CAD模型。
2.网格划分：在模型创建完毕后，需要进行网格划分，将结构划分为小的单元，使用ANSYS的网格划分功能生成有限元网格。
网格划分的细腻程度会影响分析结果的准确性和计算时间，需要根据分析需要进行合理选择。
3.设置材料属性：在模型和网格创建完毕后，需要设置材料属性，包括弹性模量、密度和材料类型等。
可以通过ANSYS的材料库选择已有的材料属性，也可以自定义材料属性。
4.定义边界条件：在模型、网格和材料属性设置完毕后，需要定义结构的边界条件，包括约束和加载条件。
约束条件是指结构受限的自由度，例如固定支撑或限制位移；加载条件是指施加到结构上的载荷，例如重力或外部力。
5.运行模态分析：完成前面几个步骤后，就可以执行模态分析了。
在ANSYS中，可以使用MODAL命令来进行模态分析。
MODAL命令需要指定求解器和控制选项，例如求解的模态数量、频率范围和收敛准则等。
6.分析结果：模态分析完成后，ANSYS会输出结构的振动特性，包括固有频率、振型和振动模态。
可以使用POST命令查看和分析分析结果，例如绘制振动模态或振动模态的频率响应。
下面是一个实际的案例，将使用ANSYS执行模态分析并分析分析结果。
案例：矩形板的模态分析1.创建模型：在ANSYS界面中创建一个矩形板结构模型，包括矩形板的几何形状和材料属性等。
ansys轴模态分析教程实例
APDL： da,7,all da,8,all da,19,all da,20,all
⑪进行求解 GUI: Main/Solution/Solve/Current LS，即可弹出求解对话框，单击OK，进行求解。 警告窗口单击Yes，后出现Solution is done. ，单击Close关闭对话框，关闭求解对 话框。 APDL： /solu solve
⑫通过通用后处理器查看各自然频率 GUI: Main Menu/General Postproc/Result Summary。在弹出的对话框中列出了提取 的前10阶频率，如图所示。
APDL： /POST1 SET,LIST
⑬读取载荷步数据 GUI: Main Menu/General Postproc/Read Results/By Pick ，在弹出的对话框中选择第 四阶频率（也可以选其他的），单击Read，然后单击Close
APDL： MODOPT,LANB,10 EQSLV,SPAR MXPAND,10, , ,1 LUMPM,0 PSTRES,0
⑩施加边界条件 GUI： Main Menu/Solution/Define Loads/Apply/Structural/Displacement/On Area ， 弹出拾取对话框，选择直径为120和100的两个圆柱面，单击OK，在弹出的自由 度限制对话框，选择All DOF，单击OK。
APDL语言
finish /clear,nostart /filname,spindle /title,modal analysis /prep7 et,1,185 mp,ex,1,2e11 prxy,1,0.3 dens,1,7800 cylind,40,0,0,200 cylind,60,0,600,200 cylind,100,0,600,780 cylind,75,0,1080,780 cylind,50,0,1080,1280 cylind,30,0,1400,1280 vadd,all smrt,1 mshape,1,3D mshkey,0 vmesh,all acel,0,-9.8,0 antype,2 MODOPT,LANB,10 EQSLV,SPAR MXPAND,10, , ,1 LUMPM,0 PSTRES,0 da,7,all da,8,all da,19,all da,20,all /solu solve /POST1 SET,LIST SET,,, ,,, ,4 PLNSOL, U,Y, 0,1.0 PLNSOL,S,EQV
ANSYS模态分析实例和详细过程之欧阳歌谷创编
均匀直杆的子空间法模态分析欧阳歌谷（2021.02.01）1.模态分析的定义及其应用模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性(固有频率和振型)，即结构的固有频率和振型，它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数。
同时，也可以作为其它动力学分析问题的起点，例如瞬态动力学分析、谐响应分析和谱分析，其中模态分析也是进行谱分析或模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程。
ANSYS的模态分析可以对有预应力的结构进行模态分析和循环对称结构模态分析。
前者有旋转的涡轮叶片等的模态分析，后者则允许在建立一部分循环对称结构的模型来完成对整个结构的模态分析。
ANSYS提供的模态提取方法有:子空间法(subspace)、分块法(block lancets),缩减法(reduced/householder)、动态提取法(power dynamics)、非对称法(unsymmetric),阻尼法(damped), QR阻尼法(QR damped)等，大多数分析都可使用子空间法、分块法、缩减法。
ANSYS的模态分析是线形分析，任何非线性特性，例如塑性、接触单元等，即使被定义了也将被忽略。
2.模态分析操作过程一个典型的模态分析过程主要包括建模、模态求解、扩展模态以及观察结果四个步骤。
(1).建模模态分析的建模过程与其他分析类型的建模过程是类似的，主要包括定义单元类型、单元实常数、材料性质、建立几何模型以及划分有限元网格等基本步骤。
(2).施加载荷和求解包括指定分析类型、指定分析选项、施加约束、设置载荷选项，并进行固有频率的求解等。
指定分析类型，Main Menu- Solution-Analysis Type-New Analysis,选择Modal。
指定分析选项，Main Menu-Solution-Analysis Type-Analysis Options，选择MODOPT(模态提取方法〕，设置模态提取数量MXPAND.定义主自由度，仅缩减法使用。
ANSYS模态分析实例和详细过程
均匀直杆的子空间法模态分析1.模态分析的定义及其应用模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性(固有频率和振型)，即结构的固有频率和振型，它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数。
同时，也可以作为其它动力学分析问题的起点，例如瞬态动力学分析、谐响应分析和谱分析，其中模态分析也是进行谱分析或模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程。
ANSYS的模态分析可以对有预应力的结构进行模态分析和循环对称结构模态分析。
前者有旋转的涡轮叶片等的模态分析，后者则允许在建立一部分循环对称结构的模型来完成对整个结构的模态分析。
ANSYS提供的模态提取方法有:子空间法(subspace)、分块法(block lancets),缩减法(reduced/householder)、动态提取法(power dynamics)、非对称法(unsymmetric),阻尼法(damped), QR阻尼法(QR damped)等，大多数分析都可使用子空间法、分块法、缩减法。
ANSYS的模态分析是线形分析，任何非线性特性，例如塑性、接触单元等，即使被定义了也将被忽略。
2.模态分析操作过程一个典型的模态分析过程主要包括建模、模态求解、扩展模态以及观察结果四个步骤。
(1).建模模态分析的建模过程与其他分析类型的建模过程是类似的，主要包括定义单元类型、单元实常数、材料性质、建立几何模型以及划分有限元网格等基本步骤。
(2).施加载荷和求解包括指定分析类型、指定分析选项、施加约束、设置载荷选项，并进行固有频率的求解等。
指定分析类型，Main Menu- Solution-Analysis Type-New Analysis,选择Modal。
指定分析选项，Main Menu-Solution-Analysis Type-Analysis Options，选择MODOPT(模态提取方法〕，设置模态提取数量MXPAND.定义主自由度，仅缩减法使用。
ANSYS模态分析教程及实例讲解解析
ANSYS模态分析教程及实例讲解解析ANSYS是一个广泛应用于工程领域的有限元分析软件，可以用于各种结构的模态分析，包括机械结构、建筑结构、航空航天结构等。
模态分析是通过计算结构的固有频率和振动模态，用于评估结构的动力特性和振动响应。
以下是一个ANSYS模态分析的教程及实例讲解解析。
一、教程：ANSYS模态分析步骤步骤1：建立模型首先，需要使用设计软件绘制或导入一个几何模型。
然后，在ANSYS中选择适当的单元类型和材料属性，并创建适当的网格。
确保模型的几何形状和尺寸准确无误。
步骤2：约束条件在进行模态分析之前，需要定义适当的约束条件。
这些条件包括固定支持的边界条件、约束点的约束类型、约束方向等。
约束条件的选择应该与实际情况相符。
步骤3：施加载荷根据实际情况，在模型上施加适当的载荷。
这些载荷可以是静态载荷、动态载荷或谐振载荷，具体取决于所要分析的问题。
步骤4：设置分析类型在ANSYS中，可以选择多种不同的分析类型，包括静态分析、模态分析、动态响应分析等。
在进行模态分析时，需要选择模态分析类型，并设置相应的参数。
步骤5：运行分析设置好分析类型和参数后，可以运行分析。
ANSYS将计算结构的固有频率和振动模态。
运行时间取决于模型的大小和复杂性。
步骤6：结果分析完成分析后，可以查看和分析计算结果。
ANSYS将生成包括固有频率、振动模态形态、振动模态形状等在内的结果信息。
可以使用不同的后处理技术，如模态形态分析、频谱分析等，对结果进行更详细的分析。
二、实例讲解：ANSYS模态分析以下是一个机械结构的ANSYS模态分析的实例讲解：实例：机械结构的模态分析1.建立模型：使用设计软件绘制机械结构模型，并导入ANSYS。
2.约束条件：根据实际情况，将结构的一些部分设置为固定支持的边界条件。
3.施加载荷：根据实际应用，施加恰当的静态载荷。
4.设置分析类型：在ANSYS中选择模态分析类型，并设置相应的参数，如求解方法、迭代次数等。
ANSYS入门——模态分析步骤与实例详解
ANSYS入门——模态分析步骤与实例详解模态分析是ANSYS中的一项重要功能，它用于分析结构的模态特性，如固有频率、模态形态、振型等。
下面将详细介绍ANSYS中模态分析的步骤与实例。
1.准备工作：在进行模态分析前，首先需要完成模型的几何建模、模型的网格划分、边界条件的设定和材料属性的定义等准备工作。
2.设置分析类型：在ANSYS中，可以使用分析类型工具条或命令行指令设置分析类型。
对于模态分析，可以选择"Modal"。
选中“Modal”选项后，会弹出新窗口，用于设置分析的参数。
可以设置计算的模态数目、输出结果的范围、频率的单位等。
3.定义约束条件：在模态分析中，需要定义结构的约束条件，以模拟实际情况。
常见的约束条件有固定支撑、自由边界、对称几何等。
可以使用ANSYS中的约束条件工具条或命令行指令进行定义。
4.定义激励条件：在模态分析中，可以定义激励条件，以模拟结构在特定频率下的振动情况。
常见的激励条件有振动源、压力载荷、重力载荷等。
可以使用ANSYS中的激励条件工具条或命令行指令进行定义。
5.执行分析：完成上述设置后，点击分析工具条中的“运行”按钮，开始执行模态分析。
ANSYS会根据所设定的参数进行计算，并输出相应的结果。
6.结果展示与分析：模态分析完成后，可以查看分析结果并进行进一步的分析。
ANSYS会输出各模态下的固有频率、模态振型、模态质量、模态参与度等信息。
接下来，我们以一个简单的悬臂梁的模态分析为例进行详解。
1.准备工作：在ANSYS中绘制悬臂梁的几何模型，并进行网格划分。
设定材料属性、加载条件和边界条件。
2.设置分析类型：在ANSYS主界面上选择“Workbench”，然后点击“Ana lysis Systems”工具条中的“Modal”选项。
3.定义约束条件：设置悬臂端点的约束条件为固定支撑。
可以使用ANSYS中的“Fixed Support”工具进行设置。
4.定义激励条件：在此示例中，我们只进行自由振动分析，不设置激励条件。
ANSYS模态分析教程及实例讲解
结构动态特性的改善方法
增加结构阻尼
通过增加结构阻尼，可以有效地吸收和消耗振动能量，减小结构 的振动幅值和响应时间。
优化结构布局
通过合理地布置结构的质量、刚度和阻尼分布，可以改善结构的动 态特性，提高结构的稳定性和安全性。
加强关键部位
对于关键部位，应加强其刚度和稳定性，以减小其对整体结构的振 动影响。
ansys模态分析教程及实例讲解
目 录
• 引言 • ANSYS模态分析基础 • ANSYS模态分析实例 • 模态分析结果解读 • 模态分析的优化设计 • 总结与展望
01 引言
ห้องสมุดไป่ตู้
目的和背景
01
了解模态分析在工程领域的应用 价值，如预测结构的振动特性、 优化设计等。
02
掌握ANSYS软件进行模态分析的 基本原理和方法。
挑战
未来模态分析面临的挑战主要包括处理大规模复杂结构 、模拟真实环境下的动力学行为以及提高分析的实时性 。随着结构尺寸和复杂性的增加，如何高效地处理大规 模有限元模型和计算海量数据成为亟待解决的问题。同 时，为了更准确地模拟实际工况下的结构动力学行为， 需要发展更加逼真的边界条件和载荷条件设置方法。此 外，提高模态分析的实时性对于一些实时监测和反馈控 制的应用场景也具有重要的意义。
模态分析基于振动理论，将复杂结构系统分解为若干个独立的模态，每个模态具有 特定的固有频率和振型。
模态分析可以帮助工程师了解结构的动态行为，预测结构的振动响应，优化结构设 计。
模态分析的步骤
建立模型
施加约束
求解
结果分析
根据实际结构建立有限 元模型，包括几何形状、 材料属性、连接方式等。
根据实际工况，对模型 施加约束条件，如固定
ANSYS模态分析实例教程文件
8
9. 对于Y 和Z 方向，输入0替换“Free”， “X” 方向仍 然保留为 “Free”.
Workshop Supplement
9
July 10, 2007 © 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.
ANSYS, Inc. Proprietary
Inventory #002406 WS1-8
ANSYS, Inc. Proprietary
Inventory #002406 WS1-4
Workbench-Simulation Dynamics
Workshop 1 – 设置
1. 当导入几何模型之后，从“Map of Analysis Types”选择“Static Structural”。
• 目的在于计算某一悬索桥模型的振动特性
– 塔科马海峡大桥，又称为“ Galloping Gertie”，因其在1940年出任意 外的倒塌而出名。
• 在该实例中，首先对桥的模型进行分析，然后计算大桥的固有频 率和固有振型。
• 在求解中，我们考虑到了结构的“预应力”，因为自重载荷预先 作用于桥梁上而导致拉索产生了预拉力，从而增加了整体刚度。
Inventory #002406 WS1-3
Workbench-Simulation Dynamics
Workshop 1 – 起始页
• 从“ WorkBench Project Launcher ”点击“ Simulation”。
–
如果进入“Simulation” ，点击 >File>New
•
Inventory #002406 WS1-6
Workbench-Simulation Dynamics
ANSYS模态分析教程及实例讲解(共74张PPT)
准备工作
哪种分析类型？
静力与动力分析的区别 静力分析假定只有刚度力是重要的。 动力分析考虑所有三种类型的力。
例如：考虑跳水板的分析 ➢如果潜水者静止地站在跳水板上，做 一个静力分析已经足够了。
➢ 但是如果潜水者在跳水板上下跳动，必须 进行动力分析
准备工作
为了改变结构的固有频率在危险范围外，可通过改变产品 的几何结构、材料、避震特性或在适当的地方添加质量单 元。
➢ 对于结构的固有频率，如果结构变刚，则频率高，如果变柔， 则频率低。
➢ 另外，振动部件的重量重，则频率变低，重量轻，频率变高。
➢ 结构要变刚，即提高结构的刚性，可以加厚构件，可以加 入补强材。
模态提取 是用来描述特征值和特征向量计
算的术语。
模态分析的用途
有预应力的结构进行模态分析。例如旋转的涡轮叶片 。
循环对称结构模态分析。允许对循环对称结构的一部 分进行建模，而分析产生整个结构的振型。
ANSYS的模态分析都是线性分析。 ANSYS中的模态提取方法：
➢ Block Lanzos（默认）、子空间、PowerDynamics、缩减法 、非对称法、阻尼法和QR 阻尼法。后两种允许结构中包含阻 尼。
➢ 钟摆越长周期越长，钟摆越短周期越短。
频率分析的相关知识
固有频率（以钟摆为例） ➢ 钟摆的振动所经过的时间越来越小，最后停了下来。
➢ 这是因为空气的阻碍、磨擦的阻碍等的阻力妨碍了钟摆的摆动（振 动）。
➢ 因为这样的阻力作用使振动衰减的力而起作用，被称为衰减力。
➢ 钟摆在没有外部而来的强迫它摆动的力（重力除外）作用下的振动称 为自由振动。
应力
应变
内容简介
基于ANSYS的主轴模态分析步骤
结构的建模和网格划分：有限元分析的最终目的是要还原一个实际工程系统的数学行为特征，也就是说分析必须是针对一个物理原型的准确的数学模型。
广义上讲，模型包括所有的节点、单元、材料属性、边界条件，以及其他用来表现这个物理系统的特征。
在ANSYS术语中，模型生成一般狭义地指用节点和单元表示空间体域及实际连接的生成过程。
_______________________________________________________电主轴建模使用Pro/E Wildfire 5.0建模，建模完成后在菜单栏——ANSYS 12.0选项中选择“ANSYSGeom”，将建立的图形导入到ANSYS中。
（如图1、2）（图1）（图2）导入到ANSYS后，界面中并未显示模型，此时在ANSYS菜单栏中选择plot——lines（线框模式）或者volumes（实体模式）就可以看到导入的零件了；本次点选volumes，界面显示主轴的三维模型。
（如图3）（图3）ANSYS建模过程：（1）开始确定分析方案。
分析目标为加工中心电主轴，模型采取Pro/E三维建模并导入ANSYS，选用SOLID45单元进行离散分网。
1.指定分析标题并设置分析范畴：在菜单栏File->Change Title处修改分析名称为“analysis of a axis”。
再选取ANSYS Main Menu->Preference，在Structure选项前打钩，单击OK。
2.定义单元类型：选取ANSYS Main Menu->preprocessor->element type->add/edit/delete，在弹出的Element Types对话框中单击add ，出现library of element type对话框，在左边的滚动框中单击“structural solid”、右边滚动框中单击“quad 4node 42”。
之后单击apply。
基于ANSYS WORKBENCH轴承的模态分析
基于ANSYS WORKBENCH轴承的模态分析1有限元模型的建立利用proe软件进行建模，可以从原件库里面直接调用，也可以重新建模，建模无需建立装配模型，只需要在单体零件中直接建立轴承内外圈和球体，选择不合并实体，从而形成多实体的单体零件。
轴承元件之间的间隙可以消除。
•三维模型的建立三维模型的建立是数值模拟分析中重要、关键的环节。
UG软件能够方便地建立复杂的三维模型，企业提供的初始的轴承三维模型主体钢结构是由不同厚度的钢板焊接而成，模型钢板之间存在较多的焊缝，导致模型存在不同大小的间隙，给后继有限元分析带来困难，而且模型结构复杂，且为三维实体，建立有限元模型的过程中，要在符合结构力学特性的前提下建立模型，有必要对结构做合理的简化。
其主要简化说明如下：（1）.忽略零件中一些微小特征。
螺栓孔、倒圆角等一些微小的结构对结果准确性的影响很小，所以建模时不考虑这些微小几何图元；（2）.所有焊接位置不允许出现裂缝、虚焊等工艺缺陷，认为在焊接位置材料是连续的，直接填充间隙；（3）.轴承模型附件品种繁多，形状复杂，且对机架的刚度和强度影响不大，在计算模型中只要考虑其自重即可，例如料斗、辊子、走台、链板等其它辅助设备。
•材料属性结构用钢均采用Q235碳素结构钢材，Q235的弹性模量E=2.1e11N/m2，密度7830kg/m3，剪切模量为81000MPa，泊松比为0.3，模型材料为各向同性。
表1 材料Q235许用应力一览表: MPa (N/mm2)Tab.1 List of Material Q235 Allowable stress: MPa (N/mm2)40<t≤100215 143 83 162 93 179 103•网格划分有限元网格数目过少，容易产生畸变，并影响计算精度；而数目过大，不仅对提高精度作用不大，反而大大增加了计算工作量[2]。
因此网格划分前对模型进行了体切割与粘接布尔用算，再采用自由划分方式，以满足计算精度与控制计算量的要求。
最新ANSYS模态分析教程及实例讲解PPT课件
➢ 钟摆的形状（长度）决定了其固有的数值。 ➢ 钟摆越长周期越长，钟摆越短周期越短。
频率分析的相关知识
固有频率（以钟摆为例） ➢ 钟摆的振动所经过的时间越来越小，最后停了下来。 ➢ 这是因为空气的阻碍、磨擦的阻碍等的阻力妨碍了钟摆的摆动（振 动）。 ➢ 因为这样的阻力作用使振动衰减的力而起作用，被称为衰减力。
静力分析中，节点位移是主要的未知量。[K]d=F中[K]为刚度 矩阵，d为节点位移的未知量，而F为节点载荷的已知量。
在动力学分析中，增加阻尼矩阵[C]和质量矩阵[M]
上式为典型的在有阻尼的交迫振动方程。当缺少阻尼及外力 时，该缺少阻尼及外力时（自由振动），该方程式简化为
频率分析的相关知识
固有振动模态（以弦的振动为例）
要点：振动的形式（振形）称为振动模态。 一般从低频开始，称为1阶、2阶、3阶……固有频率，并且具
什么是振动 固有频率 固有振动模态 共振
频率分析的相关知识
什么是振动？
➢ 钟摆和秋千的摆动，是我们身边最典型的振动现象。 ➢ 乐器的弦振动而发出声音。 ➢ 小提琴用弓拉弦，吉他用手指或拨片拨弦，在钢琴上敲
击琴键则小锤打击琴弦而使琴弦振动起来。 ➢ 洗衣机在脱水时也会突突突地产生很大的振动现象。 ➢ 按摩机是机械的振动，地震则是大地的振动。 ➢ 如果在不平整的地上或公路上开车的话，也会感到让人 为便于心理解情振变动坏现的象烦，我人们的从振了动解。固有频率（固有周期），固有模态，
进 入 夏 天 ，少 不了一 个热字 当头， 电扇空 调陆续 登场， 每逢此 时，总 会想起 那 一 把 蒲 扇 。蒲扇 ，是记 忆中的 农村， 夏季经 常用的 一件物 品。 记 忆 中 的故 乡 ， 每 逢 进 入夏天 ，集市 上最常 见的便 是蒲扇 、凉席 ，不论 男女老 少，个 个手持 一 把 ， 忽 闪 忽闪个 不停， 嘴里叨 叨着“ 怎么这 么热” ，于是 三五成 群，聚 在大树 下 ， 或 站 着 ，或随 即坐在 石头上 ，手持 那把扇 子，边 唠嗑边 乘凉。 孩子们 却在周 围 跑 跑 跳 跳 ，热得 满头大 汗，不 时听到 “强子 ，别跑 了，快 来我给 你扇扇 ”。孩 子 们 才 不 听 这一套 ，跑个 没完， 直到累 气喘吁 吁，这 才一跑 一踮地 围过了 ，这时 母 亲总是 ，好似 生气的 样子， 边扇边 训，“ 你看热 的，跑 什么？ ”此时 这把蒲 扇， 是 那 么 凉 快 ，那么 的温馨 幸福， 有母亲 的味道 ！ 蒲 扇 是 中 国传 统工艺 品，在 我 国 已 有 三 千年多 年的历 史。取 材于棕 榈树， 制作简 单，方 便携带 ，且蒲 扇的表 面 光 滑 ， 因 而，古 人常会 在上面 作画。 古有棕 扇、葵 扇、蒲 扇、蕉 扇诸名 ，实即 今 日 的 蒲 扇 ，江浙 称之为 芭蕉扇 。六七 十年代 ，人们 最常用 的就是 这种， 似圆非 圆 ， 轻 巧 又 便宜的 蒲扇。 蒲 扇 流 传 至今， 我的记 忆中， 它跨越 了半个 世纪， 也 走 过 了 我 们的半 个人生 的轨迹 ，携带 着特有 的念想 ，一年 年，一 天天， 流向长
ANSYS模态分析实例和详细过程
ANSYS模态分析实例和详细过程下面是一个ANSYS模态分析的实例和详细过程：1.创建模型：使用ANSYS的几何建模工具，创建需要进行模态分析的结构模型。
模型可以包括不同的几何形状、材料属性和加载条件等。
2.定义材料属性：根据结构的材料特性，定义材料的弹性模量、泊松比和密度等参数。
这些参数将用于在分析中计算结构的响应。
3.网格划分：使用ANSYS的网格划分工具，将结构模型进行离散化处理，将其划分为小的单元网格，这些单元网格将用于进行数值计算。
4.定义加载条件：根据实际情况，定义结构的加载条件，包括外力、支持条件和约束等。
这些加载条件将作为分析的输入参数。
5.设置分析类型：在ANSYS的分析设置中，选择模态分析作为分析类型。
定义分析的参数，包括求解方法、迭代步数和计算精度等。
6.进行求解：点击ANSYS的求解按钮，开始进行模态分析的求解过程。
ANSYS将根据设定的求解参数，使用有限元法进行结构的动力学计算。
7.分析结果：模态分析完成后，ANSYS将生成一系列结果，包括结构的固有频率、模态振型、模态质量和模态阻尼等。
这些结果可以用于评估结构的振动特性和动力响应。
8.结果后处理：使用ANSYS的后处理工具，将分析结果进行可视化处理，绘制出结构的模态振型图和模态频率响应图等。
这些图形可以帮助工程师更好地理解结构的动力学特性。
以上是一个简单的ANSYS模态分析的实例和详细过程。
在实际应用中，根据具体情况可能需要进行更多的参数设置和后处理操作，以获取更准确和全面的分析结果。
同时，模态分析结果还可以用于其他工程分析，如结构的疲劳分析和振动控制等。
简单轴的模态分析
简单轴的模态分析一根轴，半径r=0.03m，长s=1m，密度p=7800kg/m3，弹性模量E=2e11，两端简支。
(1)理论计算公式为：f = ( n^2 / s^2 ) * ( pi / 2 ) * sqrt ( E * I / ( p * A ) ) n=1,2,3,...^表示平方，sqrt表示开方，pi是圆周率，A＝pi*r^2为圆截面的面积，I=pi*D^4/64为圆截面的惯性矩, D=2*r为直径(2)计算前三阶结果为119.311 HZ，477.242 HZ，1073.795 HZ。
ANSYS WORKBENCH 12.1求解（很可能有不准确的地方，逐渐修正）(一)思路：通过二维线模拟轴，线有圆形截面，半径0.03m1.DesignModeler中的造型1)创建两构造点(construction point)，定义点的坐标。
2)通过两点创建线。
3)创建截面。
4)在线体上应用所创建的截面。
5)显示带有截面的线体。
2.Model中进行模态分析。
注意可以导入到Model中的体的类型，这里要包含Line body。
1)对两端点创建简支(simply support)约束2)求解结果在solution中。
前三阶的固有频率为118.33,467.19,1029.7。
最后一阶与理论计算值误差较大。
(二)思路：直接创建三维的轴。
1)对两端面创建远距离移动(Remote Displacement)约束。
两面的约束设置如下：2)求解结果在solution中。
前三阶的固有频率为118.68,473.57,1061.5。
与理论计算值接近。
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⑫通过通用后处理器查看各自然频率 GUI: Main Menu/General Postproc/Result Summary。在弹出的对话框中列出了提取 的前10阶频率，如图所示。
APDL： /POST1 SET,LIST
⑬读取载荷步数据 GUI: Main Menu/General Postproc/Read Results/By Pick ，在弹出的对话框中选择第 四阶频率（也可以选其他的），单击Read，然后单击Close
模态分析
姓名：张继刚 学号：3116301035
实例背景
• 本例通过用三维8节点185单元solid185模拟主轴，对其重 力（9.8）作用下静止状态进行模态分析（两处轴阶固定）， 材料为45#钢，弹性模量为2e11,泊松比为0.3，密度为7800， 总长1400mm，详细尺寸如图
固定
固定
操作流程
APDL： SET,,, ,,, ,4
⑭观察Y方向上的第四阶频率下的振型 GUI: Main Menu/General Postproc/Plot Result/Nodal Solu，在弹出的节点求解数据 云图对话框,按照下图设置，单击OK，得到下图显示。 APDL： PLNSOL, U,Y, 0,1.0
APDL： MODOPT,LANB,10 EQSLV,SPAR MXPAND,10, , ,1 LUMPM,0 PSTRES,0
⑩施加边界条件 GUI： Main Menu/Solution/Define Loads/Apply/Structural/Displacement/On Area ， 弹出拾取对话框，选择直径为120和100的两个圆柱面，单击OK，在弹出的自由 度限制对话框，选择All DOF，单击OK。
⑮观察模态应力 GUI： Main Menu/General Postproc/Plot Result/Nodal Solu，在弹出的节点求解数 据云图对话框,按照下图设置，单击OK，得到下图显示。
APDL： PLNSOL，S，EQV
⑯按照上述方法，查看各阶自然频率下的振型和模态应力，如下图（仅 为第十阶自然频率的）
APDL： acel,0,-9.8,0
⑧设置分析类型 GUI： Main/Solution/Analysis Type/New Analysis，选择Modal，单击OK。
APDL： antype,2
⑨选择模态提取方法 GUI： Main/Solution/Analysis Type/Analysis Options，弹出Modal Analysis对话框， 按照下图进行设置，单击ok，其他默认。
①打开ANSYS，进入主界面，新建文件并更改工作文件名和标题 GUI: File/Clear & Start New …,并勾选do not read file,单击ok; File/Change Jobename …,输入spindle,并勾选New log ang error files, 单击ok; File/Change Title …,输入modal analysis， 单击ok.
APDL： mp,ex,1,2e11 prxy,1,0.3 dens,1,7800
④建立主轴模型 GUI： Main/Preprocessor/Modeling/Create/Volumes/Cylinder/By Dimensions 在弹出的对话框中填上图中数据，单击apply，继续输入下面几张图片中的数 据，依次单击apply，最后关闭对话框
APDL： smrt,1 mshape,1,3D mshkey,0 vmesh,all
⑦施加重力载荷
GUI: Main Menu/Solution/Define Loads/Apply/Structural/Inertia/Gravity/Global，在
弹出的对话框中根据图中所示的坐标系，选择正确的重力加速度的方向，此处为 -Y方向，所以在对话框中的ACELY设置为-9.8，单击OK。
APDL： finish /clear,nostart /filname,spindle /title,modal analysis
②定义单元属性 GUI: Main Menu/Preprocessor/Element Type/Add/Edit/Delete 弹出Element Types对话框，单击Add，在右侧Library of Element Types对话框 中选择Solid/Brick 8 node 185，单击OK，再单击close关闭Element Types。
APDL： vadd,all
⑥网格划分 GUI: Main Menu/Preprocessor/Meshing/MeshTool，弹出MeshTool对话框，勾选 MeshTool工具面板的Smart Size，设置级别为1级，其他保持默认，单击Mesh，弹 出拾取对话框，选择Pick all，单击OK，开始划分网格。
APDL： cylind,40,0,0,200 cylind,60,0,600,200 cylind,100,0,600,780 cylind,75,0,1080,780 cylind,50,0,1080,1280 cylind,30,0,1400,1280
⑤进行布尔求和运算 GUI： Main Menu/Preprocessor/Modeling/Operate/Booleans/Add/Volumes，弹出拾 取对话框，单击Pick All,单击OK。
APDL： da,7,all da,8,all da,19,all da,20,all
⑪进行求解 GUI: Main/Solution/Solve/Current LS，即可弹出求解对话框，单击OK，进行求解。 警告窗口单击Yes，后出现Solution is done. ，单击Close关闭对话框，关闭求解对 话框。 APDL： /solu solve
APDL： /prep7 et,1,185
③定义单元材料参数 GUI：Main Menu/Preprocessor/Element Type/Add/Edit/Delete 在弹出的对话框中单击Structure/Linear/Elastic/Isotropic，在弹出的对话框中对 话框中输入：EX=2e11，PRXY=0.3，单击OK，再单击Structure/Density，在弹出的 对话框中输入：DENS=7800，单击OK。关闭Define Material Model Behavior窗口。
APDL语言
finish /clear,nostart /filname,spindle /title,modal analysis /prep7 et,1,185 mp,ex,1,2e11 prxy,1,0.3 dens,1,7800 cylind,40,0,0,200 cylind,60,0,600,200 cylind,100,0,600,780 cylind,75,0,1080,780 cylind,50,0,1080,1280 cylind,30,0,1400,1280 vadd,all smrt,1 mshape,1,3D mshkey,0 vmesh,all acel,0,-9.8,0 antype,2 MODOPT,LANB,10 EQSLV,SPAR MXPAND,10, , ,1 LUMPM,0 PSTRES,0 da,7,all da,8,all da,19,all da,20,all /solu solve /POST1 SET,LIST SET,,, ,,, ,4 PLNSOL, U,Y, 0,1.0 PLNSOL,S,EQV