ansys模态分析及详细过程

1、1. 压电变换器的自振频率分析及详细过程模态分析的定义及其应用模态分析用于确定设计构造或机器部件的振动特性(固有频率和振型)，即构造的固有频率和振型，它们是承受动态载荷构造设计中的重要参数。同时，也可以作为其它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展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。ANSYS的模态分析可以对有预应力的构造进展模态分析和循环对称构造模态分析。前者有旋转的涡轮叶片等的模态分析，后者那么允许在建立一局部循环对称构造的模型来完成对整个构造的模态分析。ANSYS提供的模态提取方法有：子空间法(subspace,分

2、块法(blocklancets),缩减法(reduced/householder)、动态提取法(powerdynamics)、非对称法(unsymmetric),阻尼法(damped),QR阻尼法(QRdamped)等，大多数分析都可使用子空间法、分块法、缩减法。ANSYS的模态分析是线形分析，任何非线性特性，例如塑性、接触单元等，即使被定义了也将被忽略。2. 模态分析操作过程一个典型的模态分析过程主要包括建模、模态求解、扩展模态以及观察结果四个步骤。建模模态分析的建模过程与其他分析类型的建模过程是类似的，主要包括定义单元类型、单元实常数、材料性质、建立几何模型以及划分有限元网格等根本步骤。(

3、2) .施加载荷和求解包括指定分析类型、指定分析选项、施加约束、设置载荷选项，并进展固有频率的求解等。指定分析类型，MainMenu-Solution-AnalysisType-NewAnalysis,选择Modal。指定分析选项，MainMenu-Solution-AnalysisType-AnalysisOptions,选择MODOPT(模态提取方法，设置模态提取数量MXPAND.定义主自由度，仅缩减法使用。施加约束，MainMenu-Solution-DefineLoads-Apply-Structural-Displacement。求解，MainMenu-Solution-Solve-

4、CurrentLS。(3) .扩展模态如果要在POSTI中观察结果，必须先扩展模态，即将振型写入结果文件。过程包括重新进入求解器、激话扩展处理及其选项、指定载荷步选项、扩展处理等。激活扩展处理及其选项，MainMenu-Solution-LoadStepOpts-Expansionpass-SingleExpand-Expandmodes。指定载荷步选项。扩展处理，MainMenu-solution-Solve-CurrentLS。注意:扩展模态可以如前述方法单独进展，也可以在施加载荷和求解阶段同时进展。本例即采用了后面的方法(4) .查看结果模态分析的结果包括构造的频率、振型、相对应力和力等

5、所有图片大小可以自己调节实例1.在开场菜单中启动MechanicalAPDLProductlauncher，如图1所示其中WorkingDirectory代表你的工作路径，也就是所有ansys的生成文件都存在这个文件加下。而jobName就代表你所做实例的名字，实例中我们将目录设为F盘，工作名设为model2.最后点击run运行进入ansys界面。如图2所示。A州W网叫如mm"刚咛Mem-K:中证玛贴M%i岫展ArtLi#ptotPlot£lrte宣Parametersj&srrcWeuItrK出IpCWREMTJOEMKirl/SHQM5£fWITHDF

6、岫SETUPpe«tDL|JINPUTFILEiwhLil/IliPUTFILE"£H占版捋心nMenu®CFrw*twic«(HPrvprociMorfflSobifeisnGGtncrdlPOMprWET»n«MiflFffrtprcifflTapeloKiiOpt田有gT«lG件edPtuginQptSProbDvtlgn宙RiMiiilwiOptizRuivTirrae!StstiOEdrorSHrw>hAMS15m«Mil在w油$.部鼻啊呻争-c7?*JiJ»JaJE«

7、J剑THEGPNMODUCCHOCm虬叫TWNOFFWORKJMG>lt1M=lP<ka>»eraitrmo*ftsranAWYSLnnvrwd2.定义单元类型拾取菜单MainM-Preprocessor-ElementType-Add/Edit/Delete,如图3所示。然后单击,然后单击add按钮。如图4所示，单击ok，选择solid5单元，这样就完成了对单元的选择。然后再单击图3中的close按钮。图4定义材料属性拾取菜单MainMenu-Preprocessor-MaterialProps-MaterialModels弹出对话框，如图5所示。定义相对介电常数

8、。在右侧列表中依次双击"electromagnetic","relativepermittivity","orthotropic".输入相关参数。图5在右侧再点击Density，如图6所示。定义材料的密度。密度为7500,单击ok。图6在右侧在依次点击"Piezoelectrics'aPiezoelectricmatrix:"定义压电应力矩阵，如图7所示。输入相关参数。单击ok。图7在右侧列表中依次双击"Structural","Linear","Elast

9、ic","Anisotropic"如图8所示,定义各向异性弹性矩阵设置，输入参数，单击ok。图8点击Material-Exit完成对材料的定义。4建模选取菜单Parameters-ScalarParameters在selection中输入L=10E-3然后点击accept再输入h=20e-3,点击accept按照一样的步骤输入，w=10e-3,a3=1000.如图9所示。点击close。拾取菜单MainMenu-Preprocessor-Modeling-Create-Keypoints-InActiveCS弹出对话框,如图10所示，输入1,创立关键点1,坐标为0

10、,0,0.点击apply。图10再输入如图11所示图11点击apply。输入图12所示。图12图13建立四个关键点。复制关键点选取modeling-copy-keypoints弹出选框，如图14所示。点击pickall弹出图15所示的选框，输入参数，单击ok。复制一份，向z轴偏移距离为HoCopyKeypointsFlCi广Ttsisk：图14图15改变视角选取plotctrls-panzoomrotate-iso然后点击close是原始坐标系不显示选取plotctrls-windowscontrols-windowsoptions如图16所示选取noshown点击ok。图16创立直线Main

11、Menu-Preprocessor-Modeling-Create-line-line-straightline选取点1和5,点击ok。戈U分直线网格，分为4份。MainMenu-Preprocessor-meshing-sizetrls-manualsize-line-alllines,如图17所示，点击ok。图17通过关键点创立面，MainMenu-Preprocessor-Modeling-Create-areas-arbitrary-throughkps弹出选框，选取点1,2,3,4通过面拉彳申体,MainMenu-Preprocessor-Modeling-operate-extru

12、de-areas-alonglines弹出选框，选取刚刚那个形成的面，单击ok,然后再选取前面我们建立的线，点击ok,形成的体如图18所示。5. 图18网格划分显示线号plotctrls-numberinglinenumbers前打钩。点击ok。图19所示图19显示线plot-lines选取meshing-meshtool如图20所示。选取line后边的set弹出选框，选取线11和13,单击ok,弹出如21所示，输入2,单击ok。划分为两局部。MethTooIg>hrl|QahBj_JCDOriBSueCamirolsGl淳baJSdCharClr-01LresSeiCfeajLb>

13、;'ET£st-CbsarC3bh|VDUmtIEMirihiCer图20图21选取hex,mapped,点击meshtool中的mesh弹出选框，选取体，单击ok。如图22所示。图226. 施加约束选取节点select-entities弹出如图23所示的对话框，点击ok。图23拾取菜单MainMenu-Solution-DefineLoads-Apply-Structural-Displacement-symmetryb.c-onnodes弹出图24选框，单击ok。图24同理约束y轴，将图24中改为y轴，单击ok。分析类型拾取菜单MainMenu-Solution-Anal

14、ysisType-NewAnalysiso弹出对话框，选择"TypeofAnalysis"为"Modal”,单击"OK”按钮。指定分析选项拾取菜单MainMenu-Solution-AnalysisType-AnalysisOptions。弹出对话框，在"No.ofmodestoextract”文本框中输入10扩展模态数为10如图25所示，单击ok。图25频率围50000到150000,图26所示，单击ok。图26约束z=0和z=h的面的节点电压为0.选取节点select-entities弹出如图27所示的对话框，点击ok。"IJNo

15、cliBW|lElVLutdUajiitXGoordjrwtalcsVdltri-uluihMkr*.MkmN|,rmni4aiiH<"巨甘屹HLlUniSQlCICtAllhien廿OKApp*VFlu-1.ftnfpyi|C*JilHI图29图27拾取菜单MainMenu-Solution-DefineLoads-Apply-electric-boundary-voltage-onnode如图28所示，单击ok。同理定义z=h，电压为0.如图29.所示图28施加约束时，先选取该面上的节点，然后直接施加就是该面的约束。在每一步施加约束时，我们都先选择该面上的节点后再施加。图2

16、3,27,29都是选择相应面上的节点。然后是假载荷,不然施加的是全部节点。9求解拾取菜单MainMenu-Solution-Solve-CurrentLS。单击"SolveCurrentLoadStep”对话框的"OK"按钮。出现"Solutionisdone!"提示时，求解完毕，即可查看结果了。10列表固有频率拾取菜单MainMe-GeneralPostproc-ResultsSummary弹出窗口，列表中显示了模型的前10率，可以看出结果虽然存在一定的误差，但与解析解是根本符合的。查看完毕后，关闭该窗口。11. 拾取菜单MainMenu-G

17、eneralPostproc-ReadResults-FirstSet12. 用动画观察模型的一阶模态拾取菜单UtilityMenu-PlotCtrls-Animate-ModeShape弹出对话框，单击"OK"按钮。观察完毕，单击"AnimationController"对话框的"close"按钮13观察其余各阶模态拾取菜单MainMenu-GeneralPostproc-ReadResults-NextSet依次将其余各阶模态的结果读入，然后重复步骤1观察完模型的各阶模态后，请读者自行分析频率结果产生误差的原因，并改良以上分析过程。ASETLISTCorrmat,cFileINDEXOF丽TASETSONRESULTSFILE