ANSYS循环对称结构模态分析实例-简化齿轮的模态分析
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循环对称结构模态分析实例－简化齿轮的模态分析
一、问题描述
该实例是对一个简化的齿轮模型的模态分析。齿轮在几何形状上具有循环对称的特征，因此在对其做模态分析时可以采用循环对称结构模态分析的方法。要求确定齿轮的低阶固有频率。已知的几何数据参见分析过程中的定义，材料特性数据如下：
杨氏模量=2×108N/m2泊松比=0.3密度=7.8×10-6N/m3
二、GUI方式分析过程
第1 步：指定分析标题
1.选取菜单途径Utility Menu>File>Change Title
2.输入文字“Modal analysis of a Gear”，然后单击OK。
第2 步：定义单元类型
1.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete。Element Types对话框将出现。
2.单击Add。Library of Element Types对话框将出现。
3.在左边的滚动框中单击“Structural Shell”。
4.在右边的滚动框中单击“Elastic4node63”。
5.单击Apply。
6.在左边的滚动框中单击“Structural Solid”。
7.在右边的滚动框中单击“Brick8node45”。
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>Material Props>-Constant-Isotropic。Isotropic Material Properties对话框将出现。
2.在OK上单击以指定材料号为1。第二个对话框将出现。
3.输入EX为2E8。
4.输入DENS为7.8e-6。
5.输入NUXY为0.3。
6.单击OK。
第4 步：定义建模所需的参数
1.选取菜单途径Utility Menu>Parameters>Scalar Parameters。
2.在Scalar Parameters对话框中Selection区输入以下参数定义等式，每个等式输完后要击回车键或单击Accept表示确认：
r1=30r2=r1+10r3=r1+30
r4=r1+50r5=r1+70
h2=6h1=h2+2h3=h2+2
ang=15ang1=3ang2=6
3.单击Close关闭对话框。
第5 步：建立齿轮模型
1.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>-Modeling-Creat>Keypoints>In Active CS。Creat Keypoints in Active Coordinate System对话框将出现。
2.输入Keypoint number（关键点号）为1，X,Y,Z位置分别为r1,0,0。可用TAB键在输入区之间移动。
3.单击Apply。
4.对下面的关键点及X，Y，Z位置重复这一过程：
关键点2：r4,0,0
关键点3：r4,0,h3
关键点4：r3,0,h3
关键点5：r3,0,h2
关键点6：r2,0,h2
关键点7：r2,0,h1
关键点8：r1,0,h1
输入完最后一个关键点后，单击OK。
5.选取菜单途径Utility Menu>PlotCtrls>Pan,Zoom,Rotate。
6.在出现的Pan,Zoom,Rotate对话框中单击Iso。
7.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>-Modeling-Creat>-Areas-Arbitrary>Through KPs。拾取菜单将会出现。
8.在图形窗口中依次选取关键点1,2,3,4,5,6,7,8，单击OK关闭对话框。
9.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>-Modeling-Creat>Keypoints>In Active CS。Creat Keypoints in Active Coordinate System对话框将出现。
10.输入Keypoint number为10，X,Y,Z位置分别为0,0,0。
11.单击Apply。
12.输入Keypoint number为11，X,Y,Z位置分别为0,0,1。
13.单击OK关闭对话框。
14.选取菜单途径Utility Menu>PlotCtrls>Window Controls>Window Options。
15.在Window Options对话框中的Location of triad处选At bottom left，然后单击OK关闭对话框。
16.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>Operate>Extrude/Sweep>-Areas-About Axis。拾取菜单将会出现。
17.在图形窗口中选中刚刚生成的面，在拾取对话框中单击OK。
18.在图形窗口中选中节点10、11，在拾取对话框中单击OK。
19.在出现的对话框的Arc length in degrees处输入ang，单击OK关闭对话框。
20.选取菜单途径Utility Menu>Workplane>Change Active CS to>Global Cylindrical。
21.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>-Modeling-Creat>Keypoints>In Active CS。Creat Keypoints in Active Coordinate System对话框将出现。
22.输入Keypoint number为50，X,Y,Z位置分别为r5,ang2,0。
23.单击Apply。对下面的关键点及X，Y，Z位置重复这一过程：
关键点51：r5,ang-ang2,0
关键点52：(r4+r3)/2,ang-ang1,0
关键点53：(r3+r4)/2,ang,ang1
输入完最后一个关键点后，单击OK。