ANSYS实例分析-飞机机翼分解

1、ANSYS 实例分析模型飞机机翼模态分析一，问题讲述。如图所示为一模型飞机机翼，其长度方向横截面形状一致，机翼的一端固定在机体上，另一端为悬空自由端，试对机翼进行模态分析并显示机翼的模态自由度。是根据一下的参数求解。机翼材料参数：弹性模量 EX=7GPa；泊松比 PRXY=0.26/密度DENS=1500kg/m3oB机翼几何参数：A（0，0）；B（2，0）；C（2.5，0.2）；D（1.8，0.45）；E（1.1，0.3）。问题分析该问题属于动力学中的模态分析问题。在分析过程分别用直线段和样条曲线描述机翼的横截面形状，选择 PLANE42 和 SOLID45 单元进行求解。求解步骤:第 1

2、步：指定分析标题并设置分析范畴1.选取菜单途径 UtilityMenuFileChangeTitle2.输入文字“Modalanalysisofamodelairplanewin”，然后单击OK。3.选取菜单途径 MainMenuPreferences.4.单击 Structure 选项使之为 ON,单击 OK。 主要为其命名的作用。第 2 步：定义单元类型1.选取菜单途径:MainMenu PreprocessorElementTypeAdd/Edit/Delete。2.ElementTypes 对话框将出现。囚叶即f.FP呷C5ChKngCtrl*回Ctrli:ArchietModelBC

3、oupltafeg/CoqEBHjOTftAN*U(9FSMUp3.单击 Add。LibraryofHfllfTWVtEK1ElementTypes 对话框将出现。4.在左边的滚动框中单击“StrueturalSolid”。5.在右边的滚动框中单击“Quad4node42”。6.单击 Apply。7.在右边的滚动框中单击“Brick8node45”。8.单击 OK。9.单击 ElementTypes 对话框中的 Close 按钮。第 3 步：指定材料性能囲MatcriAlPrgpa.回&KtioriE田UppingGBMiiirpgi田OMKIIJHOris回NumlMfiniCtrlc国Ar

4、chirvMwid回C-ouplirtg/亡啊件田fLCTRAiNMUp卽Ffl%etUp国MultiFild桁MUp曰LMdiHtyvict田ftthOfkrdtiisrif田SQluticm田&enfcrfe*DefinedElementTypes:Type1PLANE42Type2S0LID45SAMDOFRlfTPOWfi1PQFfSElrmTechCpfitrolERt3nit：nliA-1.选取菜单途径 MainMenuPreprocessorMaterialProps-ConstantTsotropic。IsotropicMaterialProperties 对话框将出现。2.在

5、 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 7E104.输入 DENS 为 1500、6.单击 OK。第 4 步：在给定的位置生成关键点1.选取菜单途径 MainMenuPreprocessor-Modeling-CreatKeypointsInActiveCS。CreatKeypointsinActiveCoordinateSystem 对话框将出现。2.输入 Keypointnumber（关键点号）为 1，X,Y,Z 位置分别为0,0,0。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：OK5.输入

6、PRXY 为 0.26。DensityforMaterialNumber1AddTemperatureDeleteTemperature/DensityforMaterialNumce1T1|1500|TerripSplinethrukps。拾取菜单 B_Spline将出现。6.按顺序选中关键点 2,3,4,5，然后单击 OK。B_Spline 对话框将出现。7.输入 XV1,YV1,EV1 分别为-1,0,0，XV6,YV6,EV6 分别为-1,-0.25,008.单击 OK。机翼的曲线部分将出现在图中。zEl2高亮度显示出来3Iff单-护AyQlfutEflMWifhBOnta涉EJffi

7、的POINTSPOINNUMtl*rnMi*ERialCwnirtantaMJIWBAIPnp*MceMirnfBCtwltIBKiyF4HkK曰MrwtModaJ.analysisoamodelairplanewing第 6 步：生成横截面1.选取菜单途径 MainMenuPreprocessorModelingCreateAreasArbitaryByLines。拾取菜单 CreateAreabyLines 将出现。2.单击所有的三条线各一次。ElKypoint曰Urw宙LinnAiMSVLM*|n田EH3wLsrCtIR*siir田Ch-CkHt*L丄一!_OJXt.BdMiEtj,MK

8、工nu回M*t*rlalProps田1i*ct4rkarJM4|ingohSZAavtrtalri*Am尸尸TflnflrntIsLl戸Tant1Un严NArfMViaUn*凱Normto3Uw尸JUanglalalln*尸AnLr14jLinnBAm0lipbrkM护LmF刖IBAicuHtWlyumsri.EEHOdM|&NAHrarirftEA塾rrMt*Cl*母PlpkrtIkfeddiiKy-PRo.-No-厂MJLnvXncUMene*XIIFWJK,lu.IE&E线围成O*-11-I.*肉ElwnffApB也师1耳ite- FW理MwM： CwwtlQRxi-eta0LL一丄广丄

9、十Lt.-aFiafiacnicrBElArntttlTJK三RlCwrinrti8l*fhn#JPrvpfrdHKodnni日hMtllhir3JPH5M9?Kpai眄twhBiLJBMMarL*Mfc曰町砒iniEIUM比护TlnoyhEJK4.在 ANSYSToolbar 上单击 SAVE_DB。第 7 步：指定网格密度并对面进行网格1.选取菜单途径 MainMenuPreprocessor-Meshing-SizeCntrls-ManualSize-Global-Size。GlobalElementSize 对话框将出现。2.在 elementedgelength（单元边长）处输入 0

10、.25。Areas 将出现。5.单击 PickAll。（如果出现警告框，单击 close。请看下面的注释。）6.在 ANSYSToolbar 上单击 SAVE_DB。1. 在 MODELING、OPERATE、EXTRUDE,ELEMEXTOPT12. 在 Numberofelementdivisions 处输入 10。3. 单击 OK。/ElementExtrusionOptionsEXTOPTElementExtOptionsTYPEElementtypenumberMATMaterialnumberMATChangedefaultMATREALRealconstantsetnumberR

11、EALChangeDefaultREALESYSElementcoordinatesysESYSChangeDefaultESYSElementsizingoptionsforextrusionVAL1No.ElemdivsVAL2SpacingratioACLEARCleararea(s)afterextCancel2SOUD45UseDefault0厂NoHelpANSVSMainMenuFr*rncM8PrwrocMCorMllenMMtTyp*壬concumaffltoctfonaBModifyMiBOwctMmhBCharEEChadcinfOrta田NumtecrtnCtrttS3

12、ArvhlwMdl$Cowpliny/CnEErLOTHANteUpsras-AnalysisOptions.ModalAnalysis对话框将出现。4.选中 Subspace 模态提取法。NOV17201522:29:305.在 Numberofmodestoextract 处输入 5。6.单击 OK。SubspaceModalAnalysis 对话框将出现。7.单击 OK 接受缺省值。第 11 步：释放已选的 PLANE42 单元应当释放用于 2-D 面网格划分的 PLANE42 单元，因为它们不必参与分析。1.选取菜单途径 UtilityMenuSelectEntities。Select

13、Entities对话框将出现。2.在对话框上部的两个滚动框中，选取“Elements”和“ByAttribute”。3.单击 Elemtypenum 选项使之成为 ON。4.在 Min,Max,Inc 区输入单元类型号为 1。5.单击 Unselect 选项使之成为 ON。6.单击 Apply。MenuSolution-Loads-Apply-Struetural-Displacement-0nNodes。拾取菜单 ApplyU,R0TonNodes 将会出现。8.单击 PickAll。ApplyU,ROTonNodes 对话框将出现。9.单击“All 自由度（DOF）”。10.单击 OK。t

14、e* 选 m 之为es 人l;SeleBelo入 Zc为 0。Plot选项使 为AMaterialnum金ElemtypenumRealsetnumElemCSnumSectionIDnumjlityMenuSelectFromFull框中， 选“N。Reselect厂AlsoSelectElements|ByAttributesFrlsHelp卜1ities。Select”和7.选取菜单途径 Main取菜SelectEntitiiesSt?L1510寸话框上ities。Select”和ASelectEntitiesrlsHelp取菜L-11510Bc cn nOK|FARplyJPlotRe

15、plotCancel|Help11. 在 SelectEntities 对话框中的第二个滚动框中选取“ByNum/Pick”。12.单击 SeleAll。13.单击 Cancel。SelectEntitiesNodes|ByLocation 二|厂 Xcoordinates厂 YcoordinatesZcoordinatesMinMax0FromFullUReselect厂 AlsoSelectUnselectSeleAllInvertSeleBelo1510SeleNoneMLNTS1.选取菜单途径 MainMenuSolution-LoadStepOpts-ExpansionPassExp

16、andModes。ExpandModes 对话框将出现。2.在 numberofmodestoexpand 处输入 5。3.单击 OK。4.选取菜单途径 MainMenuSolution-Solve-CurrentLS。浏览在/STAT 命令对话框中出现的信息， 然后使用 FileClose 关闭该对话框。5.单击 OK。在出现警告“Acheckofyourmodeldataproduced21warnings.ShouldtheSOLVcommandbeexecuted?”时单击 Yes。6.在出现警告“Acheckofyourmodeldataproduced1Warning。Should

17、theSOLVcommandbeexecuted?”时单击 Yes。7.求解过程结束后单击 close。第 14 步：列出固有频率1.选取菜单途径 MainMenuGeneralPostprocResuItsSummary。浏览对话框中的信息然后用 FileClose 关闭该对话框。nShailtslionsig:torlifyDiag:第 15 步：观察解得的五阶模态在 XllMotif 系统中:.tsilts)rOuewerFile:sibleition) )eratiSETTIME/FREQLOADSTEPSUBSTEPCUMULATIUE140673111219403122325746

18、133441.435144574.188155tproc.ts:iter.isFileINDEXOFDATASETSONRESULTSFILE1.选取菜单途径 MainMenuGeneralPostproc-ReadResults-FirstSet。2.选取菜单途径 UtilityMenuPlotCtrlsAnimateModeShape。AnimateModeShape 对话框将出现。3.在 timedelayseconds处输入 0.5。4.单击 OK。 AnimationController 对话框将会出现， 动画开始播放。5.单击 Stop 停止动画播放。6.选取菜单途径 MainMe

19、nuGeneralPostproc-ReadResults-NextSet。7.选取菜单途径 UtilityMenuPlotCtrlsAnimateModeShape。AnimateModeShape 对话框将出现。8.单击 OK 接受先前的设置。动画开始播放。9.单击 Stop 停止动画播放。10.对剩余的三个模态重复步骤 69。在 WindowsNT 或 Windows96 系统中：1.选取菜单途径 MainMenuGeneralPostproc-ReadResults-FirstSet。2.选取菜单途径 UtilityMenuPlotCtrlsAnimateModeShape。Media

20、Player-file.avi 对话框将出现。3.在对话框中选择 EditOptions。Options 对话框将会出现。4.单击“AutoRepeat”然后单击 OK。5.单击 Playtoolbar 上的按钮（4）观察动画播放。6.单击 Stoptoolbar 上的按钮（）。7.选取菜单途径 MainMenuGeneralPostProc-ReadResults-NextSet。8.选取菜单途径 UtilityMenuPlotCtrlsAnimateModeShape。9.单击 Playtoolbar 上的按钮观察动画。10.单击 Stoptoolbar 上的按钮。11.对剩余的三个模态重

21、复步骤 710。一，一阶二阶模态DISPLACEMENTNOT18200:50DISPLACEMENT.021507STEP=1SUB=2FRE2=19.4026Wodelanalysisofamod皀丄airplanewing三阶DISPLACEMENTANSYSModelanalysisofamodelairplanewing四阶NOV18201500:51:45STEP=1SUB=41DISPLACEMENTANSSTEP=1SUB=1EBEQ=4.06734DMX=.021516NOV18200:53ModelanalvsisofamodelairnlanewincrDISPLACEM

22、ENTASTEP=1NOVSUB=1OCEREQ=4.06734DMX=.021516五阶1DISPLACEMENTANS第 16 步：退出 ANSYS1.在 ANSYSToolbar 中选 QUIT。72.选 Quit-NoSave!DISPLACEMENTAN：NOT18SIEP=1SUB=4DISPLACEMENTSTEP=1ANSYSNOV18201500:54:27SUB=43.单击 OK。二，请描述平面结构有限元求解的基本步骤针对平面结构问题只须考虑平行于某个平面的位移分量、 应变分量与应力分量，且这些量只是两个坐标的函数，平面问题分平面应力问题和平面应变问题两类。针对二维的连续介

23、质，对平面结构的有限元分析步骤如下：1）用虚拟的直线把原介质分割成有限个平面单元，这些直线是单元的边界，几条直线的焦点即为节点。2）假定个单元在节点上互相铰接,节点位移是基本的未知量。3）选择一个函数，用单元的三个节点的位移唯一的表示单元内部任一点的位移，此函数称为位移函数。4）通过位移函数，用节点位移唯一的表示单元内任一节点的应变；再利用广义的胡克定律，用节点位移可唯一的表示单元内任一点的应力。5）利用能量原理找到与单元内部应力状态等效的节点力；再利用单元应力与节点位移的关系，建立等效节点力与节点位移的关系。6）将每一单元所承受的载荷，按静力等效原则移置到节点上。7）在每一节点建立用节点位移

24、表示的静力平衡方程，得到一个线性方程组；解出这个方程组，求出节点位移；然后可求得每个单元的应力。三，空间结构中一般采用哪些单元进行网格划分，请描述这些常用单元的基本特性。Beam4 承受拉、压、弯、扭的单轴受力单元，每个节点上有六个自由度：x、y、z 三个方向的线位移和绕 x,y,z 三个轴的角位移S0LID5 三维耦合场体单元，8 个节点，每个节点最多有 6 个自由度LINK8 三维杆（或桁架）单元，用来模拟：桁架、缆索、连杆、弹簧等等，是杆轴方向的拉压单元，每个节点具有三个自由度：沿节点坐标系 X、Y、Z 方向的平动Shell434 节点塑性大应变单元，适合模拟线性、弯曲及适当厚度的壳体结构。单元中每个节点具有六个自由度：沿 x、y 和 z方向的平动自由度以及绕 x、y 和 z 轴的转动自由度Shell63 弹性壳单元，具有弯曲能力和又具有膜力，可以承受平面内荷载和法向