范文一:板ansys模态分析实例
!!!!! 板模态分析实例
/prep7 ! 进入前处理器
et,1,solid95 ! 定义单元类型
mp,ex,1,2.1e5 !定义材料弹性模量 mp,prxy,1,0.3 !定义泊松比
mp,dens,1,7.85e-9 !定义材料密度
k,1,0,0,0 ! 创建关键点
K,2,40,0,0
k,3,40,80,0
k,4,0,80,0
k,5,0,0,1
k,6,40,0,1
k,7,40,80,1
k,8,0,80,1
v,1,2,3,4,5,6,7,8 !生成板模型
save
lesisze,1,,,8,,,,,1 ! 指定宽边网格划分数 lesisze,2,,,16,,,,,1 !指定长边网格划分数 lesisze,5,,,1,,,,,1 ! 指定厚度边网格划分数 mshape,0,3d ! 采用四边形 3d 形状 mshkey,1 ! 采用映射网格划分 vmesh,1 ! 划分网格
save ! 保存网格实体文件 /sol ! 进入求解器
asel,s,,,2 ! 选择底面
nsla,s,all ! 选择底面所有节点 d,all,,,,,,all,,,,, ! 约束底面所有节点
allsel,all
antype,2 ! 指定反分析方法 msave,0 ! 指定求解方法 modopt,lanb,5 ! 指定模态提取法,提取数为 5 mxpand,5,,,0 ! 设定模态扩展数
solve ! 求解计算
/post1
set,list
set,first
plnsol,u,z,1,1
set,next
plnsol,u,z,1,1
set,next
plnsol,u,z,1,1
set,next
plnsol,u,z,1,1
!/exit,nosav
范文二:ansys模态分析实例
ANSYS模态分析实例——齿轮模态分析
戴繁 2008301890053
摘要:利用ANSYS对一种齿轮进行模态分析。介绍ANSYS及其操作步骤和模态分析的应用以及步骤。通过实例~进行具体分析求解~熟悉动力学问题分析的基本方法和基本步骤~提供工程动力学问题的求解思路。
ANSYS软件是集结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用商用分析软件,可广泛应用于核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、电子、造船、汽车交通、国防工业、土木工程、生物医学、水利、家电等一般工业及科学研究。ANSYS软件能与大多数CAD软件实现数据共享和交换,它是现代产品设计中高级的CAD/CAE软件之一。
ANSYS软件主要包括三部分:前处理模块、分析计算模块和后处理模块。前处理模块提供包括结构分析、热分析、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的偶和分析,可模拟多种物理介质的相互作用,具有灵敏度分析及优化能力;后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示等图形方式显示出来,也可将结果以图表、曲线形式显示或输出。ANSYS提供了100种以上的单元类型。
模态分析用于计算结构的固有频率和模态。模态分析的理论基础是在机械阻抗与导纳的概念上发展起来的。模态分析的经典定义是:将线性定常系统振动微分方程组中的物理坐标变换为模态坐标,使方程组解耦,成为一组以模态坐标及模态参数描述的独立方程,以便求出系统的模态参数。由于采用模态截断的处理方法,可使方程数大为减少,从而大大节省了计算机时,减少了机器容量,降低了计算成本。模态分析的最终目的是识别出系统的模态参数,未结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。
模态分析主要用于确定结构或机器部件的振动特性,同时也是其他动力分析的基础,如谐响应分析、瞬态动力学分析及谱分析等。主要包括以下4个步骤:建立模型。加载并求解。扩展模态。观察结果。
下面举出具体实例,利用ANSYS对一种齿轮进行模态分析。
问题描述
如图1所示为一直齿圆柱齿轮,
图1
图2为其1/2横截面的结构示意图,
3齿轮材料参数:弹性模量E=220GP;泊松比v=0.3;密度ρ=7800kg/m
问题分析
该问题属于模态分析问题。在分析过程中先建立其中一个齿轮的几何模型,再循环生成整体齿轮,进行模态分析。
求解步骤。
1、定义工作文件名和工作标题。把jobname设为EXERCISE1。在Change Title输入框中输入MODAL ANALYSIS OF A GEAR。
2、定义单元类型。3、材料性能参数。4、创建几何模型、划分网格。首先按照图2做出平面图形,再通过Main Menu—Preprocessor—Modeling—Operate—Extrude—Areas—About Axis命令,拖拉面生成体。再生成边缘凸起部分,形成单个齿轮几何模型。对单个齿轮进行井陉网格划分。最后通过自动循环扇区设置,生成有限元模型如下:
5、加载求解。选择Main Menu—Solution—Analysis Type—New Analysis命令,出现New Analysis对话框,选择分析类型为Modal。对Model Analysis进行设置。选择Select—Entities命令,在3个栏中分别选择Nodes,By location,X coordinates。选择On Nodes命令,选择Pick All后,在出现的对话框中选择All DOF。设置完成后,就行计算。
6、查看求解结果。显示窗口显示的变形形状如下:
相对位移等值线图如下:
相对等效应力等值线图如下:
选择Main Menu—General Postproc—Read Result—By Set Number命令,在对话框中,在
NSET Data set number输入栏中输入20,单击OK。显示频率为1545时的变形形状、相对
位移和相对等效应力场如下。
完成后,推出ANSYS。总结,
模态分析的建模过程与其他分析的建模过程相似,但在模态分析中建模应注意两点。1、模态分析属于线性分析,即在模态分析过程中只有线性行为是有效地,如果在分析中指定了非线性单元,程序在计算过程中将忽略其非线性行为,并将该单元作为非线性单元处理。2、在模态分析中,材料的性质可以是线性的、非线性的、恒定的或与温度相关的。在分析中必须指定弹性模量EX和密度DENS,但非线性性质将被忽略。
加载并求解过程中。按照进入ANSYS求解器,定义分析类型及分析选项,定义主自由度,在模型上施加荷载,指定荷载同步选项,存储文件,开始求解计算,推出求解器的步骤进行。其中,定义分析类型及分析选项中,如果想要得到单元求解结果,则无论采用何种模态提取方法都必须打开“Calculate elem results”选项。主自由度(MDOF)是指能够描述结构动力学特性的自由度,其选取的规则是选择至少是所需模态阶数1倍数目的自由度。主自由度的定义只有在使用Reduced模态提取方法时有效。在典型的模态分析中位移有效的荷载是零位移约束。如果制定了1个非零位移约束,程序将以零位移约束替代该非零位移约束。
扩展模态。如果需要在POST1后处理器中观察求解结果,就必须首先扩展振型,即将振型写入结果文件。扩展振型时,文件Jobname.MODE、Jobname.EMAT、Jobname.ESAV和Jobname.TRI必须存在。
观察求解结果。模态分析的结果,即模态扩展的结果被写到结果文件中,其结果数据包括结构的固有频率、已扩展的振型、相对的应力和力分布等。关于模态分析的后处理,与一般分析的后处理相似。
虽然只是利用ANSYS进行模态分析,但从中可以熟练ANSYS建模、加载、求解、查看等步骤,熟悉操作。利用求解的数据图像,得出该齿轮的位移等值线图等,得出其固有振型,并应用于实际当中。
范文三:ansys旋转对称结构模态分析实例
ansys旋转对称结构模态分析实例
I. Basic Steps
1. Create a basic sector model of the loop structure
The basic sector must be in the circumferential direction to match the low angle side (1ow) and high (high), refers to the side view, the corresponding node on the two side, the geometric angle and the corresponding node is separated by a sector angle. The side can be any shape, not the plane in the column coordinate space".
2. Define the nodes on the side of the lowest angle as components
Select the nodes on the lowest angle side and define them as a component, and the nodes on the other side can also be defined as a component, which can also be undefined. The component commands are CM, LOW, and NODE. If the component HIGH is not defined, the nodes on the two sides must correspond; otherwise, the component HIGH must be defined.
3. Select all the pixels and set the column coordinate system
4, run macro CYCGEN
The macro CYCGEN creates second sectors and accumulates on the underlying sector. The number of nodes in these two sectors is different, but there is a constant offset (defined
automatically in the macro). Both of them will be used for modal analysis. If you execute macro cYcGEN without arguments, you need to proceed with the following fifth steps;
Such as the implementation of CYCGEN, 'load', you will put the stove and the basic constraint equation in the sector are copied to the new generation sector, then skip the fifth step, continue from step sixth.
5, continue to define the required boundary conditions in PREP7
The boundary condition must be defined on all two sectors. If there is no neck stress, there is no need to apply symmetric boundary conditions
6. Enter the solver, specify the type of analysis for modal analysis, and set the analysis options.
The modal analysis modal number of the cyclic symmetric structure can only be used in space method or block Lanczos method. Command ANTYPE and MODOPT are used to complete the definitions.
7, run macro CYCSOL and define the pitch, range, and sector
Commands: CYCSOL, NDMIN, NDMAX, NSECTOR, LOW, [HIGH], TOL, KMOVE, KPAIRS, SYSNUM
In the modal analysis of cyclic symmetric structures, it is necessary to understand the concept of "pitch diameter". "Pitch diameter" comes from simple geometry, such as the performance of a disk vibration in a certain order of modes. In most of its vibration modes, the diameter of the plate is zero across the surface of the disk, which is usually called the pitch diameter.
But the nodal path in ANsYs is generalized, not necessarily consistent with the number of zero displacement lines across the structure. The pitch diameter is an integer variable in the value of a single degree of freedom at a point equal to the circumferential angle of the sector angle. If the number of nodes is equal to ND, this change can be expressed as function cos (ND * THETA). For example, section size = 0 and = 60 degree angle sector sector will produce along the circumference of O, 6, 12,...... Mode of 6N waveforms.
Two, operation command stream
1. Modal analysis of annular plate with equal thickness - general structure
Finish
/clear
/prep7
R0=0.5
R1=1.5
R2=3.5
R3=2.5
H=0.2
NH=8
ET, 1, SOLID45
MP, EX, 1,2.1E11
MP, prxy, 1,0.3
MP, dens, 17800
R, 1
*AFUN, DEG! The angle of the trigonometric function is defined
as the degree
CYL4,, R1,0, R2,45! Create sector (face)
CYL4, R3*COS (22.5), R3*SIN (22.5),
R0! Create a round hole
ASBA, 1,2! Boolean operation
NUMCMP, ALL! Number compression
VOFFST, 1, H! Create body by surface offset
ESIZE, 0.15! Specify unit size
VSWEEP, ALL! Divide the grid, Fills, an, existing, unmeshed,
volume, with, elements, by,, sweeping, the, mesh
! From, an, adjacent, area, through, the, volume.
CSYS, 1! Activate column coordinates
Vgen, 8, all,, 45! Copy 8 to generate the whole model
NUMMRG, ALL! Stick all the pixels
/SOLU
ASEL, S, LOC, X, R1, select the inner torus
DA, ALL, ALL! Impose all constraints
ASEL, ALL
ANTYPE, 2
MODOPT, LANB, 10
MXPAND, 10
SOLVE
FINISH
/POST1
SET, LIST
! The first two orders of frequencies are 35.048MHZ and
35.889MHZ, respectively
2. Modal analysis of circular plate with equal thickness
circular symmetrical structure
Finish
/clear
/prep7
R0=0.5
R1=1.5
R2=3.5
R3=2.5
H=0.2
NH=8
ET, 1, SOLID45
MP, EX, 1,2.1E11
MP, prxy, 1,0.3
MP, dens, 17800
R, 1
*AFUN, DEG! The angle of the trigonometric function is defined as the degree
CYL4,, R1,0, R2,45! Create sector (face)
CYL4, R3*COS (22.5), R3*SIN (22.5), R0! Create a round hole
ASBA, 1,2! Boolean operation
NUMCMP, ALL! Number compression
VOFFST, 1, H! Create body by surface offset
ESIZE, 0.15! Specify unit size
VSWEEP, ALL! Divide the grid, Fills, an, existing, unmeshed, volume, with, elements, by,, sweeping, the, mesh
! From, an, adjacent, area, through, the, volume.
CSYS, 1! Activate column coordinates
NSEL, S, LOC, Y, 0
CM, LOW, NODE! Define the node components of the lowest angle side
NSEL, S, LOC, Y, 45
CM, HIGH, NODE! Define the node components of the highest angle
side
ALLSEL, ALL
CYCGEN! Execute the macro command CYCGEN
NSEL, S, LOC, X, R1, select the inner torus
D, ALL, ALL! Impose all constraints
ALLSEL, ALL
/SOLU
ANTYPE, 2
MODOPT, LANB, 10
MXPAND, 10
CYCSOL, 0,4,8,'LOW'! Execute macro command CYCSOL solver
/POST1
SET, LIST
范文四:ansys模态分析实例 ANSYS实例1-四边简支板模态分析命令流
mp,dens,1,2160 ~密度
block,-4,4,-4,4,0,0.04 ~建立几何模型
/view,,1,1,1
esize,,12 ~控制总体网格划分尺寸
lsel,s,loc,x,-4 ~定义厚度方向网格划分数位1 lsel,r,loc,y,-4
lesize,all,,,1
1
lsel,s,loc,x,-4
lsel,r,loc,y,4
lesize,all,,,1
lsel,s,loc,x,4
lsel,r,loc,y,-4
lesize,all,,,1
lsel,s,loc,x,4
lsel,r,loc,y,4
lesize,all,,,1
allsel,all
vmesh,1
2
finish
/solu
antype,modal
modopt,lanb,5
mxpand,5
outpr,,1
nsel,s,loc,x,4
d,all,uz,,,,,uy
nsel,s,loc,x,-4
d,all,uz,,,,,uy
nsel,s,loc,y,-4
3
d,all,uz,,,,,ux
solve
finish
/post1
set,list,2
set,first
pldisp,0
anmode,10,.5e-1
set,next
pldisp,0
anmode,10,.5e-1
4
set,next
pldisp,0
anmode,10,.5e-1
set,next
~网格划分 ~进入求解器 ~定义分析类型为模态分析~定义模态参数提取方法为BLOCK LANCZOS法,提取前5阶 ~定义模态扩展数为5阶 ~定义约束 ~求解 ~进入后处理器,查看求解结果 ~查看求解结果摘要 ~读取一阶模态求解结果 ~图形显示一阶模态振型 ~动画显示一阶模态振型 ~读取下一阶模态求解结果(二阶模态)5
5
pldisp,0
anmode,10,.5e-1
set,next
pldisp,0
anmode,10,.5e-1
finish
/exit ~退出ANSYS
四、结语
本文运用了ANSYS有限元分析软件对复合材料四边简支板的模态进行了分析。主要是通过图形用户交互界面从定义实常数、建模、网格划分到后处理的整个分析过程,也对APDL命令流有了初步的了解与掌握,是初学者的一次实践。
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范文五:基于Hypermesh与ansys的模态分析
基于 Hypermesh 与 ansys 软件的模态分析
一、简单说明 Hypermesh 与 Ansys 软件各自完成的任务:
1)在 Hypermesh 软件 中需要完成的任务是有限元网格的划分、 单元类型定义、材料定义与施加约束和载荷。(本实例是按照约 束载荷进行说明的
2)在 Ansys 软件中需要做的就简单多了,在 Solution 中选择选择 要进行的 modal 就行了。
二、详细操作步骤:
1) Hypermesh 软件处理
①在 Hypermesh 中完成网格划分,首先要掌握网格划分的方法, 那么要学会使用 Hypermesh 软件,此处不再详述。 ET Type进行定 义。
③材料定义 , 在模态分析中必须定义密度和弹性模量。密度是对应 惯性力,弹性模量是对应线性结构。此处要注意单位的统一。否 则得到的频率值可能出现大的错误。
④施加约束和载荷(当然在 Ansys 中做谐响应分析时可以不在 Hypermesh 中施加载荷)
⑤以上步骤完成之后,就要在 Ansys 进行模态分析。
在进行模态分析之前我们还是要注意出现的问题,这部分是本文 说明的重点。首先,其实当把网格完成之后,还需要删除三维网 格以外的单元,比如二维单元、实体模型,这些都会影响有限单 元的导入。我们在划分网格时候为了方便划分网格会进行切割, 同样的在我们完成网格之后还要把他们进行组合,可以用 Tool 中 的 Organize 命令。我们还会根据不同的零部件产生不同的 Component , 后面付给不同的单元类型要用到。 第二点, 单元类型 必须在 Hypermesh 中定义, 不然无法保存成 Ansys 可以识别的 cbd 格式; 第三点, 当我们完成单元类型的定义和材料属性的定义后, 还要做的工作就是在 Utility 中选择 ComponentManager ,把我们 定义的单元类型和材料付给具有这些性质的 Component 。 Ansys 中 打开就不会出现问题了
2) Ansys 软件处理
①在 Ansys 中需要做的就相对来说简单多了,可以改变 Change Jobname , Change Title。首先通过 file>Read Input from… 调入有限 单元网格,前面在 HM 中做好了,调入时就不会出现问题了。 ② Change Title 可以改为 Modal Analysis of … .. 因为单元类型、载荷 和材料都已经在 HM 中定义所以此处就不用在做定义。个人理解 在 HM 中把我们相应的前处理工作做好, 在 Ansys 中只做下计算和 得到我需要的结果就行了。
③在 Solution 中选择 >Analysis Type>New Type>modal点击 OK ④在 Analysis option 中选择计算方法默认第一种就行了。
⑤ solve>Current LS,当看到 solutions is done,表明计算完成。
⑥查看结果。在通用后处理器(General Postproc)中得到各阶固 有频率, 在 Read Result和 Plot Results中可以得到变形图和振型图。
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