《有限元基础教程》_【ANSYS算例】74(1)及74(2)

1、HANSYFIH7I4IIANSYFIH7I4II 机翼模型的振动模态分析( (GUI) )一个简化的飞机机翼模型如图7-4 所示，该机翼沿延翼方向为等厚度。有关的几何尺寸见图 7-4，机翼材料的常数为：弹性模量E=0.26GPa，泊松比m=0. 3,密度r = 886kg/m3。对该结构进行振动模态的分析。图 7-4 振动模态分析计算模型示意图解答 这里体单元 SOLID45 进行建模，并计算机翼模型的振动模态。 建模的要点： 首先根据机翼横截面的关键点，采用连接直线以及样条函数进行连接以形成一个由封闭线围成的面； 在生成的面上采用自由网格划分生成面单元(PLANE42)； 设置体单元 SO

2、LID45，采用进行 Z 方向的多段扩展； 设置模态分析，采用 Lanczos 方法进行求解 ； 在后处理中，通过调出相关阶次的模态；显示变形后的结构图并进行动态演示 。给出的基于图形界面的交互式操作(step by step)过程如下。(1)进入 ANSYS(设定工作目录和工作文件) )程序TANSYS n ANSYS Interactive宀Working directory (设置工作目录)宀Initial jobname(设置工作文件名)：ModalTRun(2)设置计算类型ANSYS Main Menu : PreferencesTStructuralTOK(3)选择单元类型ANSY

3、S Main Menu : PreprocessorTElement TypeTAdd/Edit/DeleteTAdd- Structuralsolid：Quad 4node 42TApplyTsolidTBrick 8node 45TOKTClose(4)定义材料参数ANSYS Main Menu : PreprocessorTMaterial PropsTMaterial ModelsTStructuralTLinearTElasticTIsotropic:EX:0.26E9 (弹性模量),PRXY:03(泊松比)TOKTDensity:886TOKTMaterialTExit(5)生成几

4、何模型ANSYS Main Menu : PreprocessorTModelingTCreateTKeypointsTin Active CSTX,Y,Z location:0,0,0TApplyTX,Y,Z location:0.05,0,0TApplyTX,Y,Z location:0.0575,0.005,0T(a)飞机机翼模型(b)翼形的几何坐标点ABB CG. 05, fl, 0)C (0. 0675,0. M6,0)0 (0. 0475,. &.OJ25, &)E S. 02 6 0062兄MApplyTX,Y,Zlocation:0.0475,0.0125,0T

5、ApplyTX,Y,Zlocation:0.025,0.00625,0TOKANSYS Main Menu: PreprocessorTModelingTCreateTLinesTLinesTStraight LineT依次选择关键点 1, 2, 5, 1T OKANSYS Main Menu : PreprocessorTModelingTCreateTLinesTSplinesTWith OptionsTSpline thruKPsT依次选择关键点 2, 3, 4, 5TOKT输入以下数据:XV1:-0.025,YV1:0,ZV1:0 _T输入以下数据:XV6:-0.025,YV6:-0.

6、00625, ZV6:0TOKANSYS Main Menu : PreprocessorTModelingTCreateTAreasTArbitraryTBy LinesT选择所有 3 条线TOK(6)网格划分ANSYS Main Menu :PreprocessorTMeshingTMesh ToolTglobalTSetTElement edgelength:0.00625TOKTMeshTPick AllTCloseTClose(点击关闭 Mesh Tool 工具栏)ANSYS Main Menu: PreprocessorTModelingTOperateTExtrudeTElem

7、Ext OptsTElement typenumber：2 SOLID45TThe No. of element divisions:*TOKANSYS Main Menu: PreprocessorTModelingTOperateTExtrudeTAreasTBy XYZOffsetTPick AllTOffsets for extrusion in the Z direction:0,0,0.25TOKTClose(7)模型施加载荷ANSYS Utility Menu : SelectTEntitiesTElementsTBy AttributesTElem type numTThe e

8、lement typenumber：1TUnselectTApply(8)模型施加约束ANSYS Utility Menu:SelectTEntitiesTNodesTBy LocationT ZcoordinatesT The Z coordinatelocation:0TFrom FullTApplyANSYS Main MenuTPreprocessorTLoadsTDefine LoadsTApplyTStructuralTDisplacementTOnNodesTPick AllTAll DOFTOKTBy Num/PickTSelect AllT点击 Cancel(关闭窗口)(9)

9、分析计算ANSYS Main Menu : SolutionTAnalysis TypeTNew AnalysisTModalTOKANSYS Main Menu : SolutionTAnalysis TypeTAnalysis OptionsT点击 Block LanczosTNo. of modes to extract: 5TNo. of modes to expand:_5TOKTOKANSYS Main Menu : SolutionTSolveTCurrent LSTFileTCloseTOKTYesTYesTClose(Solution isdone!)(10) 结果显示ANS

10、YS Main Menu : General PostprocTResults SummaryTClose(各阶模态的频率见表 7-5)。ANSYS Main Menu : General PostprocTRead ResultsTFirst SetANSYS Utility Menu : Plot CtrlsTAnimateTMode ShapeTOKT在 AnimationController 中作相应设置(这里不详细说明)，然后关闭当前窗口TCloseANSYS Main Menu : General PostprocTRead ResultsTNext SetANSYS Utilit

11、y Menu : Plot CtrlsTAnimateTMode ShapeTOK (各阶模态见图 7-5)。(11) 退出系统ANSYS Utility Menu : FileTExitTSave EverythingTOK表 7-5 机翼模型的各阶模态频率阶次（SET）12345频率/Hz14.54164.50991.655137.93261.76图 7-5 机翼模型的各阶振动模态ANSYTANSYT 算 H7I4H7I4（2I2I 机翼模型的振动模态分析（命令流）针对【ANSYS 算例】7.4（1）的 GUI 操作，提供完整的命令流。 解答给出的命令流如下。!% ANSYS 算例7.4(

12、2)% begin %/PREP7!进入前处理ET,1,PLANE42!选取单元类型 1（平面单元）ET,2,SOLID45!选取单元类型 2（空间单元）MP,EX,1,0.26e9!定义材料的弹性模量（1 号材料）MP,DENS,1,886!定义材料的密度（1 号材料）MP,PRXY,1,0.3!定义材料的泊松比（1 号材料）K* j j jJ J!生成几何点 1,坐标（0,0,0）K, ,0.05,!生成几何点 2，坐标（0.05,0,0）K, ,0.0575,0.005,!生成几何点 3,坐标（0.0575,0.005,0）K, ,0.0475,0.0125,!生成几何点 4,坐标(0.

13、0475,0.0125,0)K, ,0.025,0.00625,!生成几何点 5,坐标(0.025,0.00625,0)LSTR,1,2!连接点 1 和 2 生成直线 1（b）第 2 阶振动模态（d）第 4 阶振动模态HC4M. i-surmTT1R 1rwm*：1HR! IWH1 .UT3.dl34.1HH.JDfT.M時i-tllk.*t?R.JH：LL.4iHiLSTR,5,1!连接点 5 和 1 生成直线 2BSPLIN,2,3,4,5,-0.025,0,0,-0.025,-0.00625,0,! 采用 B 样条，连接点 2,3,4,5 生成曲线 3AL,1,2,3ESIZE,0.00

14、625MSHAPE,0,2DMSHKEY ,0 AMESH,allTYPE, 2EXTOPT,ESIZE,10,0,VEXT,all,0,0,0.25,ESEL,U,TYPE,1NSEL,S,LOC,Z,0D,all, , , , , ,ALL, , , , ,NSEL,ALLFINISH!由线 1,2,3 围成一个面! 在单元划分前，定义单元的边的尺度为0.00625! 设置单元划分的类型为 2D 四边形 （key=0）! 设置网格的自由划分 （0）!对所有的面进行网格划分 （无设置时，则默认为采用第1 号类型单元 ）!设置单元类型 2（空间单元 ） ! 设置体单元扩展为 10 段!对所有的面进行 Z 方向的体（包括单元）扩展，每次扩展的 Z 方向增量为 0.25! 除单元类型 1 外，选择所有的单元 （实际上就是体单元 ）! 选择 Z=0 的节点! 对所选择的节点施加全部的固定约束!选择所有的节点! 前处理结束/SOLUANTYPE,2MODOPT,LANB,5MXPAND,5, , ,0! 进入求解模块! 设置模态分析 （2）!设定 LANB 方法 ,提取 5 阶模态! 设定模态扩展数为 5MODOPT,LANB,5,0,0, ,OFF ! 设定 LANB 方法,计算 5 阶模态SOLVE! 求解