ANSYS模态分析实例教程文件
ansys模态-响应-分析步骤
模态分析步骤：1、将模型导出为.cdb文件，并输入到ANSYS。
2、进行模态分析时，首先应定义分析类型为模态分析，GUI方式为Main Menu ＞Solution ＞Analysis Type ＞New Analysis如图1所示。
图1 定义分析类型为modal3、设置模态分析求解选项，GUI方式为Main Menu ＞Solution ＞Analysis Type ＞Analysis Option，提取并扩展20阶模态，如图2所示。
图2 Modal Analysis对话框4、设置B lock lanczos（分块蓝索斯）方法求解选项。
单击图2中的OK按钮，弹出Block Lanczos Method 对话框，将起始频率改为1，单击OK按钮，如图3所示。
图3 Block Lanczos Method对话框5、求解并查看结果。
采用GUI方式提交求解：Main Menu ＞Solution＞Solve＞Current LS。
（注意：下面的模态图下面标明是第。
阶模态振型）谐响应分析的基本步骤：1.将模型导出为.cdb文件，并输入到ANSYS中。
2.模态分析由于峰值响应发生在激励的频率和结构的固有频率相等之时，所以在进行谐响应分析之前，应首先进行模态分析，以确定结构的固有频率，计算前20阶模态频率。
3.完成模态分析后，退出后处理器，GUI方式为Main Menu＞Finish。
4.定义分析类型为谐响应分析，GUI方式为Main Menu＞Solution＞Analysis Type＞New Analysis，如图4所示。
图4 定义分析类型为Harmonic5、设置谐响应分析求解选项，GUI方式为Main Menu＞Solution＞Analysis Type＞Analysis Options，保持默认选项，采用完全法，如图5所示。
图5 Harmonic Analysis对话框6、单击图5中的OK按钮，弹出Full Harmonic Analysis对话框，保持默认设置，单击OK按钮，如图6所示。
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实例分析-飞机机翼
ANSYS实例分析——模型飞机机翼模态分析一，问题讲述。
如图所示为一模型飞机机翼，其长度方向横截面形状一致，机翼的一端固定在机体上，另一端为悬空自由端，试对机翼进行模态分析并显示机翼的模态自由度。
是根据一下的参数求解。
机翼材料参数：弹性模量EX=7GPa；泊松比PRXY=0.26；密度DENS=1500kg/m3。
机翼几何参数：A(0，0)；B(2，0)；C(2.5，0.2)；D(1.8，0.45)；E （1.1，0.3）。
问题分析该问题属于动力学中的模态分析问题。
在分析过程分别用直线段和样条曲线描述机翼的横截面形状，选择PLANE42和SOLID45单元进行求解。
求解步骤：第1 步：指定分析标题并设置分析范畴1.选取菜单途径Utility Menu>File>Change Title2.输入文字“Modal analysis of a model airplane wing”，然后单击OK。
3.选取菜单途径Main Menu>Preferences.4.单击Structure选项使之为ON，单击OK。
主要为其命名的作用。
第2 步：定义单元类型1.选取菜单途径:MainMenu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete。
2.Element Types对话框将出现。
3.单击Add。
Library ofElement Types对话框将出现。
4.在左边的滚动框中单击“Structural Solid”。
5.在右边的滚动框中单击“Quad 4node 42”。
6.单击Apply。
7.在右边的滚动框中单击“Brick 8node 45”。
8.单击OK。
9.单击Element Types对话框中的Close按钮。
第3 步：指定材料性能1.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>MaterialProps>-Constant-Isot ropic。
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
Ansys12.0 Mechanical教程-4模态分析
Workbench -Mechanical Introduction第五章模态分析简介Training Manual •在这一章中，将介绍模态分析。
进行模态分析类似线性静力分析。
–假设用户已学习了第4章线性静力结构分析部分。
•本章内容:–模态分析步骤–有预应力的模态分析步骤•本节所述的功能，一般适用于ANSYS DesignSpace Entra及以上版本的许可。
Training Manual模态系统分析基础•对于模态分析，振动频率ωi 和模态φi 是根据下面的方程计算的出的：2•假设:[][](){}0=−iiM K φω–[K] 和[M] 不变:•假设材料特性为线弹性的•利用小位移理论，并且不包括非线性的•不存在[C] ,因此无阻尼•无{F} , 因此无激振力•结构可以强迫振动也可以不强迫振动–模态{φ} 是相对值，不是绝对值A.模态系统分析步骤Training Manual •模态分析与线性静态分析的过程非常相似，因此不对所有的步骤做详细介绍。
用蓝色斜体字的步骤是针对模态分析的。
–附加几何模型–设置材料属性–定义接触区域(如果有的话)–定义网格控制(可选择)–定义分析类型–加支撑(如果有的话)–求解频率测试结果–设置频率测试选项–求解–查看结果…几何体和质点Training Manual •模态分析支持各种几何体：实体, 表面体和线体–,•可以使用质量点:•质点在模态分析中只有质量（无硬度）。
质点在模态分析中只有质量（无硬度）•质量点的存在会降低结构自由振动的频率。
•材料属性: 杨氏模量,泊松比, 和密度是必需的。
密度是必需的Training Manual… 分析类型Training Manual •从Workbench的工具栏中选择“Modal”指定模型的分析类型。
•在Analysis Settings中:–提取的模态阶数：1到200（默认的是6）。
–指定频率变化的范围（默认的是0到1e+08Hz）。
ANSYS模态分析
图21 模态动画对话框
十九、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的结果读出，然后 重复步骤十八。
图9 创建关键点1对话框
图10 创建关键点2对话框
六、创建直线
• 拾取菜单Main Menu-Preprocessor-Modeling-Create-Lines-Lines-Stright Line。弹出对话框，拾取关键点1 和2，单击“OK”按钮，结果如图11所示。
图11 创建的直线
七、划分单元
图15 施加载荷对话框
十、打开预应力效果
• 在如图16所示的ANSYS命令行中输入“pstres,on”然后回车。
图16 ANSYS命令行
十一、求解
• 拾取菜单Main Menu-Solution-Solve-Current LS,单击“Solve Current Load Step”对话框中的“OK”按钮，出现“Solve is done！”时静应力分析结束。
图18 模态分析选项对话框
十四、指定要扩展的模态数
• 拾取菜单Main Menu-Solution-Load Step Opts-Expansionpass-Single Expand-Expand modes。弹出图19所 示对话框，在"NMODE"文本框中输入10，单击"OK"按钮。
图19 模态扩展对话框
图20 结果摘要
十八、用动画观察模型的一阶模态
• 拾取菜单Main Menu-General postproc-Read Results-First Set，读入一阶模态结果。 • 拾取菜单Utility Menu-Plotctrls-Animate-Mode Shape，弹出如图21所示的对话框，观察完毕，单击 “Animation Controller”对话框的“Close”按钮。
ANSYS模态分析教程及实例讲解(共74张)
有与各个固有频率对应的振动模态。n)知识
共振（以荡秋千为例）
➢ 荡得好的人荡几下马上就能荡得很高
➢ 这是因为与秋千摆动的节拍和时间配合起来的原因。 ➢ 换句话说，与秋千的固有频率（固有周期）相配合，这种状况，
第15页，共74页。
频率分析(fēnxī)的相关知识
固有振动模态（以弦的振动为例）
➢ 固有模态和固有频率是一一对应的。对于1阶固有模态，就有以 1阶固有频率振动的振动形式，对于2阶固有模态则有2阶频率振 动的振动形式。
➢ 象这样所定的频率和振动模态组合起来则存在着1阶、2阶、3阶 ……等多个振动形式。
ANSYS模态分析功能(gōngnéng)介 绍
模态分析实例操作演示
第9页，共74页。
学习 要点 (xuéxí)
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
第10页，共74页。
频率分析的相关(xiāngguān)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
➢如果在相对较长的时间内载荷是一个常数， 请选择静态分析。
➢否则，选择动态分析
总之，如果激励频率小于结构最低阶固有频率的 1/3，则可以进行静力分析。
第6页，共74页。
准备工作
哪种分析(fēnxī)类型？
线性与非线性分析的区别 线性分析假设忽略荷载对结构刚度变化的影响。典型
的特征是：
➢ 小变形 ➢ 弹性范围内的应变和应力 ➢ 没有诸如两物体接触或分离时的刚度突变。
(完整版)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。
(完整版)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模态分析理论与实例(共75张)
建模的典型(diǎnxíng)命令流(接上页)
/PREP7 ET，... MP，EX，... MP，DENS，…
! 建立几何模型 …
! 划分网格 …
15
第15页，共75页。
模态分析步骤(bùzhòu)
选择分析类型和选项
建模
选择分析类型和选项：
• 进入求解器并选择模态分析 • 模态提取选项*
• 模态扩展选项*
施加边界条件并求解：
• 位移约束： 下面讨论
• 外部载荷： 因为振动被假定为自由振动，所以忽略外部载荷。然而
，ANSYS程序形成的载荷向量可以在随后的模态叠加分析中使用
• 求解：以后讨论
23 第23页，共75页。
模态分析步骤
施加(shījiā)边界条件并求解（接上页）
位移约束：
•典型命令:
• 施加必需的约束来模拟实际的固定情况；
5
第5页，共75页。
模态分析(fēnxī)
术语和概念 （续上页）
• 特征值的平方根是 i ， 它是结构的自然圆周频率（弧度/秒），并 可得出自然频率 fi = i /2p 特征值是固有频率
• 特征向量 {u}i 表示振型， 即假定结构以频率 fi振动时的形状
•
是用来描述特征值和特征向量计算的术语
6
4
第4页，共75页。
模态分析
第二节： 术语和概念
通用运动方程：
M u Cu Ku Ft
• 假定为自由振动(zhèndòng)并忽略阻尼：
M u K u 0
• 假定为谐运动：
K 2M u 0
这个方程的根是 i， 即特征值， i 的范围从1到自由度的数目， 相 应的向量是 {u}I， 即特征向量。
ansys旋转对称结构模态分析实例
一、基本步骤1、创建循环结构的一个基本扇区模型基本扇区必须在周向有相匹配的低(1ow)角度侧面和高(hi gh)角度侧面，匹配是指在两侧面上有相应的节点，且对应节点相隔的几何角度为扇区角。
侧面可以是任何形状，不必是柱坐标空间中的“平面”。
2、将最低度角侧面上的节点定义为组件选择在最低度角侧面上的节点并将它们定义为一个组件，对另一侧面上的节点也可定义为—个组件，也可以不定义。
组件命令为CM，LOW,N ODE。
如果不定义组件HIGH则两个侧面上的节点必须对应，否则必须定义组件HIG H。
3、选择所有图素，并设置柱坐标系4、运行宏CY CGEN宏CYCG EN创建第二个扇区，并且累加在基本扇区上。
这两个扇区的节点编号是不同的，但存在一个恒定的偏移量(在宏中自定确定)。
它们都将用于模态分析。
如执行不带参数的宏cY cGEN，则需要继续下面的第5步；如执行CYCGE N，’lo ad’，则会把基本扇区中的锅台及约束方程复制到新生成的扇区中去，此时跳过第5步，从第6步继续。
5、继续在P REP7中定义所露要的边界条件边界条件必须在两个扇区上都定义。
如果没有颈应力，就不必施加对称边界条件6、进入求解器，指定分析类型为模态分析并设置分析选项。
只能采用于空间法或分块Lan czos法进行循环对称结构的模态分析模态数。
分别采用命令AN TYPE和MODOP T完成定义。
7、运行宏CY CSOL并定义节径范围和扇区命令：CYC SOL，N DMIN，NDMAX，NSEC TOR，L OW，[H IGH]，TOL，K MOVE,KPAIR S，SYS NUM在循环对称结构模态分析中，需要理解“节径”概念。
ANSYS模态分析实例
ANSYS模态分析实例ANSYS模态分析是一种用于计算和预测结构的固有频率和振动模态的方法。
模态分析可用于确定结构的固有频率、振动模态形状和模态质量，并且在设计和优化过程中具有广泛的应用。
下面将通过一个实例来介绍如何使用ANSYS进行模态分析。
假设我们有一个简单的悬挑梁结构，长度为L，截面积为A。
我们的目标是计算该结构的固有频率和模态形状。
第一步是创建模型。
使用ANSYS的建模工具，我们可以创建一个简单的悬挑梁结构。
设置结构的几何尺寸和材料属性（如悬挑梁的长度、截面积以及材料的弹性模量等）。
第二步是设置边界条件。
在模态分析中，我们需要定义结构的固定边界条件，以模拟实际应用中的约束情况。
对于悬挑梁结构，我们可以指定其一个端点固定。
第三步是应用模态分析。
在ANSYS中，我们可以选择适当的模态分析方法。
常用的方法包括隐式和显式求解器。
我们可以选择其中一种方法，并设置分析的参数，如求解器的精度和迭代次数等。
第四步是进行计算和分析。
启动计算后，ANSYS将计算结构的固有频率和模态形状。
计算结果将显示为结构的振动模态和对应的频率。
通过分析不同的模态，我们可以了解结构的振动行为和不同模态之间的关系。
第五步是结果分析和优化。
分析得到的结果后，我们可以对结构进行优化。
通过调整结构的几何形状、截面积或材料属性等参数，我们可以改变结构的固有频率和模态形状，以满足特定应用需求。
总结：以上是使用ANSYS进行模态分析的简要步骤。
通过模态分析，我们可以了解结构的振动特性，并优化结构以避免共振和振动问题。
ANSYS提供了强大的工具和功能，可帮助工程师进行模态分析和改进结构设计。
在实际应用中，模态分析对于航空航天、建筑工程和汽车工程等领域都有重要的应用价值。
ANSYS模态分析操作范例
ANSYS模态分析操作范例本文将通过以下例题进行一个简单的操作示范：如上图所示，尺寸标注单位为厘米（cm）。
钢管参数：外径40mm，壁厚10mm。
E c=2e11，泊松比=0.3 钢材密度为：7800kg/m3在ANSYS中拟采用pipe288(在10.0版本中可采用pipe16)。
本文采用的版本为ANSYS13.0，故与其他版本不同之处，需读者稍加注意。
此文仅供初学者学习使用。
GUI模式：步骤一：建立模型。
1.定义工作文件名：Utility Menu>File>Change Jobname，弹出如图1-1所示的“Change Jobname”对话框，在“Enter new jobname”文本框中输入mtfx，并将“New log and error files”复选框选为Yes，单击OK按钮。
图1-12.定义工作标题：Utility Menu>File>Change Title，在出现的对话框中输入“model ansys”，如图1-2所示，单击OK按钮。
图1-23.选择单元类型：Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete，弹出如图1-3所示的“Element Types”对话框，单击Add按钮，又弹出如图1-4所示的“Library of Element Types”对话框，在列表框中发别选择“Pipe”和“2node 288”如图1-5所示，单击OK按钮。
图1-3图1-4图1-54.设置材料参数：Main Menu>Prepocessor>Material Props>Material Models，弹出如图1-6所示的“Define Material Model Behavior”对话框，在“Meterial Model Available”下拉列表框中，双击打开Structural>Linear>Elastic>Isotropic，又弹出如图1-7所示的“Linear Isotropic Properties for Material Number 1”对话框，在EX文本框中输入2E11，在PRXY文本框中输入0.3，单击OK按钮。
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Workshop 1 – 环境
• 在预应力分析中，需要考虑”重力“的影响. 10. 选择>Inertial>Standard Earth Gravity 11. 在 “Details”中， 改变方向为“-Z Direction”.
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4. 左键单击 (LMB) “thickness” 位置，输入厚 度：0.106m。 为了节省时间，我们采用已经指定给线体 的梁截面。
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基于培训，可以点击 “No: do not save any items”
• 点击 “ >Geometry>From File… ”,从相应文件夹中打开几何模 型文件 gallop_scale.agdb
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Inventory #002406 WS1-7
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Workshop 1 – 环境
8. 对于桥的两端的支撑，选择 >Insert>Displacement. 切换至边选模式和框选模式，选择如图所示的线.
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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”。
Structural6”
6. 切换至点选模型
7. 按住<Ctrl>键，左键单击选取桥塔底部的4个点.
– 在Details中，点击“Apply” – 在该过程中，如果必要，可以对模型进行旋转，改变视图
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Workshop 1 – 起始页
• 从“ WorkBench Project Launcher ”点击“ Simulation”。
–
如果进入“Simulation” ，点击 >File>New
•
• 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。
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Workshop 1 – 前处理
• 桥梁模型包含有面体素和线体素。
• 首先指定桥面板的厚度。
• 展开 “Geometry”分支，向下滚动选择 “Surface Body” (deck surface).
– 注意 “Thickness”位置处呈黄色，表明还未 定义
• 然后通过谐响应分析来模拟暴风导致桥倒塌以及漩涡脱落现象。
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9. 对于Y 和Z 方向，输入0替换“Free”， “X” 方向仍 然保留为 “Free”.
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– 我们首先进行静力分析，为预应力模态分析做准备。
2. 点击 OK 3. 确认单位系统
“Units > Metric (m, kg, N…)
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Workshop 1 – 环境5.对于桥塔塔底，在目录树中点击 “Static ，点击“>Insert >Fixed Supports”.
模态分析 塔科马大桥
Workshop 1
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Inventory #002406 WS1-1
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Workshop 1 – 目的
Workshop 1 –假设
• 在桥梁四个桥塔塔底施加固定约束。 • 在桥梁的两端约束竖直和横向位移。 • 所有边界条件施加在点上。
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