ANSYS实例1-四边简支板模态分析命令流

1 复合材料四边简支板模态分析复合材料四边简支板模态分析 摘要 摘要 本文介绍了复合材料四边简支板的模态分析过程 介绍了 ANSYS 复合材料结构分 析的基本方法 步骤和过程 并介绍了单元类型的选择 建模及后处理等多方面的内容 关键词 关键词 有限元 弹塑性 简支板 模态分析 Modal Analysis of Composite Material Plate with Four Simply Supported Edges Abtract This paper introduces the modal analysis process of composite material plate with four simply supported edges This paper introduces the basic methods steps and process of the ANSYS composite structure analysis and introduces the unit type selection modeling and post processing and other aspects of content Key Words Finite element Elastic plastic Simply supported plate Modal analysis 一 前言一 前言 如图 1 所示的四边简支复合材料叠层方板 边长为 8m 厚为 0 04m 密度为 2 16 叠层板共 8 层 铺层为 0 45 45 90 s 单层厚度为 0 005m 各层材料属性和厚 3 cmg 度均相同 其中 26 1025mNEx 26 101mNEy 25 0 xy 试对其进行模态分析 26 105 0mNGG xzxy 26 102 0mNGyz 二 二 基于图形界面基于图形界面 GUI 的交互式操作的交互式操作 step by step 过程如下过程如下 2 1 定义工作环境定义工作环境 图 1 四边简支复合材料叠层板示意图 2 1 直接启动 ANSYS 进入 ANSYS Multiphysics Utility Menu 界面 利用 File 菜单下的 Change Diretory Change Jobname 和 Change Titile 命令分别定义文件工作路径 文件 名和文件标题 2 2 定义单元类型和材料属性定义单元类型和材料属性 1 选择命令 Main Menu Preferences 在 Individual discipline to show in the GUI 栏 中选中 Structural 复选框 过滤掉 ANSYS GUI 菜单中与结构分析无关的选项 单击 OK 按 钮关闭该对话框 2 选择 Main Menu Preprocessor Element Type Add Edit Delete 命令 弹出 Element Types 对话框 单击 Add 按钮 弹出 Library of Element types 对话框 在 Library of Element types 列表框中选择 Solid layered46 单元 即 SOLID46 element type options 对 话框 如图所示 保持默认设置 单击 OK 按钮 弹出 MoreSOLID46 element type options 对话框 如图所示 保持默认设置 单击 OK 按钮关闭对话框 单击 Close 按钮关闭 Element Types 对话框 3 选择 Main menu Preprocessor Material Props Material Models 命令 弹出 Define Material Model Behavior 对话框 在 Material Models Available 栏中依次展开 Structrua Linear Elastic orthotropic 选项 弹出对话框 设置参数 单击 OK 按钮关闭 该对话框 在 Material Models Available 栏中依次展开 Structural Density 选项 弹出对话 框 进行参数设置 单击 OK 按钮关闭该对话框 在 Define Material Model Behavior 对话 框中选择 Material Exit 命令 关闭该对话框 3 选择 Main Menu Preprocessor Real Constants Add Edit Delete 命令 弹出 Real Constants 对话框 单击 Add 按钮 选择 SOLIDE46 单元 单击 OK 按钮 弹出对话框 设 置实常数编号 单击 OK 按钮 弹出对话框 设置铺层数及对称性 Number of layers 为 8 Layer Symmetry Key 为 1 单击 OK 按钮 返回 Real Constants 对话框 单击 Close 按钮结 束实常数设置 4 选择 ANSYS Toolbar SAVE DB 命令 保存上述操作 2 3 创建几何模型创建几何模型 1 选择 Main menu Preprocessor Modeling Create Volumes Block By Dimensions 命令 弹出对话框 设置参数 单击 OK 按钮关闭该对话框 2 选择 Utility Menu PlotCtrls View Setting View Direction 命令 弹出 View Direction 对话框 设置参数 单击 OK 按钮关闭该对话框 此时 ANSYS 显示窗口显示如 图 2 所示的生成块的结果 3 选择 ANSYS Toolbar SAVE DB 命令 保存上述操作 2 4 划分网格划分网格 1 选择 Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Attributes Default Attribs 命令 弹 图 2 生成块的结果图 3 网格划分结果 3 出 Meshing Attributes 对话框 采用默认设置 单击 OK 按钮关闭该对话框 2 选择 Main Menu Preprocessor Meshing Size Cntrls ManualSize Global Size 命令 弹出 Global Element Sizes 对话框 进行参数设置 单击 OK 按钮关闭该对话框 3 选择 Main Menu Preprocessor Meshing Size Cntrls ManualSize Lines Picked Lines 命令 弹出线段拾取对话框 选择块体的 4 条短边 单击 OK 按钮 弹出单元尺寸设 置对话框 进行参数设置 单击 OK 按钮关闭该对话框 4 选择 Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Volumes Mapped 4 to 6 sided 命令 弹出 Mesh Volumes 拾取菜单 用鼠标在 ANSYS 显示窗口中选择块体 单击 OK 按 钮关闭该对话框 网格划分结果如图 3 所示 5 选择 ANSYS Toolbar SAVE DB 命令 保存上述操作 2 5 加载求解 1 选择 Main Menu Solution Analysis Type New Analysis 命令 弹出 New Analysis 对话框 选择分析类型为 Modal 单击 OK 按钮关闭该对话框 2 选择 Main Menu Solution Analysis Type AnalysisOptions 命令 弹出 Modal Analysis 对话框 进行参数设置 单击 OK 按钮 弹出 Block Lanczos Method 对话框 采用 默认设置 单击 OK 按钮关闭该对话框 3 选择 Main Menu Solution Define Loads Apply Strutural Displacement On Nodes 命令 弹出 ApplyU ROT on Nodes 拾取菜单 拾取方式选择 Box 选择块体 X 4 处 的所有节点 单击 Apply 按钮 弹出 ApplyU ROT on Nodes 对话框 在 Lab2 DOFs to be constrained 列表框中选择 UY 和 UZ 选项 单 击 Apply 按钮 按照该方法依次定义 X 4 处的约 束为 UY 0 和 UZ 0 Y 4 和 Y 4 处的约束为 UX 0 和 UZ 0 定义完约束后的结果如图 4 所示 4 选择 Main Menu Solution Load Step Opts Out Ctrls Solu Printout 命令 弹出 Solution PrintoutControls 对话框 保持默认设置 单击 OK 按钮关闭该对话框 5 选择 Main Menu Solution Solve Current LS 命令 弹出 STATUS Command 和 Solve Current Load Step 对话框 单击 OK 按钮 ANSYS 开始求解计算 6 求解结束时 弹出 Note 对话框 单击 close 按钮关闭该对话框 7 选择 ANSYS Toolbar SAVE DB 命令 保存上述操作 2 6 查看求解结果查看求解结果 1 选择 Main Menu General Postproc Results summary 命令 查看求解结果摘要 2 选择 Main Menu General Postproc Read Results First Set 命令 读入一阶模态求 解结果 选择 Main Menu General Postproc Plot Results Deformed Shape 命令 弹出 Plot Deformed Shape 对话框 在 KUND Item to be plotted 栏中选择 Def under edge 单选按钮 单击 OK 按钮 ANSYS 显示窗口将显示变形后的几何形状和未变形的轮廓 如图 5 所示 图 4 定义约束后的结果 4 3 选择 Main Menu General Postproc Plot Results Contour Plot Nodal Solu 命令 弹出对话框 在 Item to be comtoured 列表框中依次展开 Nodal Solution DOF Solution Diaplacement vector sum 选项 其余选项采用默认设置 单击 OK 按钮 ANSYS 显示窗口将显示如图 6 所示的位移场分布等值线图 4 选择 Main Menu General Postproc PlotCtrlsAnimate Deformed Results 命令 弹出 对话框 进行参数设置 单击 OK 按钮 ANSYS 显示窗口将以动画方式显示一阶模态振 型 单击 close 按钮关闭动画显示 5 选择 Main Menu General Postproc Read Results Next Set 命令可以读取下一模态求解结果数据 按照上诉方法可以查看相应的求解结果 6 选择 Utility File Exit 命令 弹出对话框 选 择 Save Everything 单选按钮 单击 OK 按钮 关闭 ANSYS 程序 如图 7 所示最终动态结果 三 三 APDL 命令流命令流 clear nostart filename chapter13 2 modal analysis title chapter13 2 simply supported laminated plate modal analysis C using solid46 prep7 et 1 solid46 r 1 8 1 rmore rmore 1 0 0 005 1 45 0 005 rmore 1 45 0 005 1 90 0 005 mp ex 1 25e6 mp ey 1 1e6 mp ez 1 1e6 定义单元类型为 SOLID46 定义铺层数位 8 对称铺层 铺层 1 和铺层 2 的参数 铺层 1 和铺层 2 的参数 定义材料参数 假设 EZ EY mp gxy 1 0 5e6 mp gyz 1 0 2e6 mp gxz 1 0 5e6 图 5 变形后的几何形状与未变形的轮廓图 6 位移场分布等值线图 图 7 最终动态结果 5 mp prxy 1 0 25 mp pryz 1 0 01 mp prxz 1 0 25 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 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 网格划分 fi