水下航行器模态分析

最小网原创教程——AnsysWorkBench11.0水下航行器模态分析

AnsysWorkBench11.0水下航行器模态分析 最小网站长：kingstudio

最小网Ansys 教程频道为您打造最IN 的教程

/

1介绍

模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性，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，也可以作为其他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。

AnsysWorkBench11.0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的模态分，后者则允话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。

2工程背景

水下航行器受自身发动机工作的影响，外壳会发生振动并激励外场海水介质形成辐射声场。因此，结构自身的振动特性分析是研究其辐射声场强度分布的基础。水下航行器水下振动模态，也称水下航行器湿模态民，与空气中水下航行器干模态分析相比，它的分析要复杂得多。一方面，水下航行器在水下航行时，受到周围水介质的作用，将产生固耦合效应，因此无法进行湿模态的解析求解。另一方面，水下试验难度大，成本高。对于全尺寸水下航行器进行振动试验也很难完成。而利用ANSYS 等有限无软件进行水下航行器湿模态分，既可以高精度的建立结构复杂的水下航行器真实尺寸模型，又可以模拟其水下振动的流固耦合特性，这为水下航行器湿模态分析提供了新的分析途径。本教程以交互方式详细介绍AnsysWorkBench11.0中水下航行器干模态提取和扩展的方法。 3分析关键

AnsysWorkBench11.0中的结构模态分析是线性的，在分析中忽略系统阻尼对其自身振动特性的影响，而且，任何所施加的力载荷在模态分析中都不考虑，对如紧绷的吉他琴弦模态分析一类的预应力模态分析问题，需要先进行结构静力学分析，之后在模态分析初始条件设置中指明结构预应力值来自前期静力分析结果。

另外，需要注意模态分析与静力学分析不同，必须对材料的密度进行定义。 4分析步骤

⑴导入几何模型

最小网原创教程 w w w .m i n e s t .n e t

最小网原创教程——AnsysWorkBench11.0水下航行器模态分析

导入DesignModeler 以有其他CAD 软件创建的几何模型“Submarine.iges ”

选择Geometry>From File

在弹出菜单中，选中教程附件的包含的桥壳几何模型文件一Submarine.iges

，并打开。

最小网原创教程 w w w .m i n e s t .n e t

最小网原创教程——AnsysWorkBench11.0水下航行器模态分析 2添加材料信息

水下航行器材料参数为弹性模量Pa ，泊松比0.3，密度7800. 11102×3

kg/m

3设定接触选项

本例无需此步设置

4设定网格划分参数并进行网格划分

选择“Mesh ”，单击右键，激活网格类型命令Method 。

在“Method

”的属性菜单中，选择整个水下航行器实体，并指定网格类型为空间六面体点优（Hex Dominant Method ）。

最小网原创教程 w w w .m i n e s t .n e t

选择“Mesh ”，单击右键，激活网格尺寸命令“Sizing ”。

在“

Sizing ”属性菜单中，选择整个水下航行器实体，并指定网格尺寸为0.3mm 。

5选择分析类型［1］

选择模态分析Modal 。

w w w .m

6施加载荷以及约束（模拟悬浮状态，不施加任何位移约束和国载何） 7设定求解（结果）参数，即设定要求解何种问题，哪些物理量 设定求解参数，求解前10阶模态。

看水下航行器的主振型，选择Deformation>Total ，由于未施加任何位移约束，

故而计算的前6阶模态都为水下航行器的刚体模态，其值近似为0。

8求解

单击Solve 求解

9观察求解结果

单击Solution>Total Deformation ，在“Tabular Data ”栏中给出了计算得到的10阶模态计算结果。

w w w .m

单击Solution>Total Deformation ，在属性栏中指定计算第7模态的主振型，再按求解按钮，计算后单击播放键就可以看到动态的水下航行器第7

阶主振型，也就是其第一阶Y 方向弯曲振型。

类似的，可以看其他阶的振型。

w w w .m