空心轴的模态分析

空心轴模态分析建模首先在Pro/e软件中建立空心轴的三维模型，如图1-1所示:图1-1空心轴三维模型我们建立的空心轴模型尺寸，内径10mm，外径20mm，拉伸长度50mm，具体设置如图1-2所示：田专迭取T茸绘『囱果首选内部快，可在通面板中找到"嗣"送虱）◎宜可"E%1匚放置送顶属性

所示。设置保存文件格式为igs格式，以便于文件的导入到Ansysworkbench中，如图1-33H£3*匚】・MvLk0r3(H：FMM.*•(C:)»l'3«s>,AjMulJurBitcer卜：加jm・h・r-ZV-„-FX-■：■：".._LT]■：：?亲.-•••.拭所示。LT]■：：?亲.-•••.拭亡|3KI]eFile:口况缠x二1岫：己驻关史r：f14T^dJrfiaUTElrjla-^n.：：-Ss^rit£1)1MHDEE13lcwJjl^IUEZjHr腿麟HrPicture_JlfrVidiusQi：;alhnks£]3«PTjdK二we外*□.诵：MTuHaVeruaLSuidiaCl-£i-i3'tiksC-^_j^E□二5皿rjie:Qi^rtMl写站亡2K5二1吒邮白%5ku.jiZVidUE^lLUst□郡拱花EmilforJpjlLuiLCini:口潮彳_J部顷林胃fliaai?I'I点箜|1>1E2Mg|程.瞬图1-3模型保存选择分析模块，双击把建立好的三维模型导入到Ansysworkbench中的Modal模块下的Geomerty中Modal模块，如图2-1所示：，双击/\Ilnsaved^rojec?-\'\'or<b?ichFileViewToolsUnitsExtensionsHelpProjectJjImport...|Reconnect团RefreshProject}UpdateProjectToolboxProjectSchematicToolbox回FluidFlowfPolyflow)回HarmonicResponse倒回FluidFlowfPolyflow)回HarmonicResponse倒HydrodynamicDiffraction阕HydrodynamicTlmeResponseWICEngine倒Line■日「Budding倒LinearBuckling[Samcef)OMagnetostatic|而M讪I|Modal(Samcef)RandomVibrationResponseSpectrumRigidDynamicsStaticStructuralStaticStructural(Samcef)双击此模块▼A1叩Modal2■EngineeringData/」3aGeometry甘j4孝Model督j5卖Setup曾j6Solution曾j■®Results督jModal右键Geometry中的ImportGeometry单击Browse，找到保存的igs格式的文件打开，如图2-2、2-3所示。MeGBDEEtFV[nnportGecmetnDupJcate：Tr"电C^ita斤顷Me卉TransferCetatoneviUpdateRefreshprcpern«QjtkhfetJAddNat?SdutianRhuIIsBtp.sse...apt.x_tBreesefromRqxsriEry...图2-2模型导入图2-3选择模型类型此时Geometry由—变成，说明模型已经成功导入，双击打开查看，点击"Generate生成模型，如图2-4、2-5所示。图2-5模型生成设置材料属性首先我们双击进入材料库，在材料库中选择EngineeringDataSources材料里的GeberalMaterials下的AluminumAlloy铝合金，如图3-1、3-2、3-3所示。4翁Model国Setup4翁Model国SetupUn-savedProject-WorkbenchFileEditViewToolsUnitsExtensionsHelp<],JSolution

ij)Results]Ni逑F-'Oijert—A2:EngineeringDataX[VFilterEngineeringDataEngineeringDataSources图<],JSolution

ij)ResultsIEngineeringDataSources▼中XABcD■*1DataSource夕LocationDescriptionUU1OLJIL1LC1rra3■GeneralMaterialsoGeneraluse.materialsamplesforuseinvariousanalyses.4/.|GeneralNcn^inearMaterialsn.哽GeneraluserratErialsamplesforuseinncnI-1T

图3-3选择铝合金材料添加成功后，我们回到主模块并更新Model,双击打开，选择Geometry下的MSBR（自己设置的名称），在Material下的Assignment中选择AluminumAlloy,完成材料属性的设置，如图3-4、3-5、3-6、3-7所示。▼A1Modal2领EngineeringData,」3魄｝Geametry/」4■Model房j5®Setup嘈6礴Solution嘈j7成Results督jModal图3-4更新模型GeometrPre-Stress(NaneJAnalysisSettings里]SolutionfAG}••-…-：4T|SolutionInfornftatianGraphicsPr&pertlesDefinitianSuppressedNdStiffnessBehaviorFlexibleCDordinateS-yrtemDetaulttoordinateSyrtem.ReferenceTemperaiureByEnvironmenaMdtcridlAssignment<jtructurdsteel》NonlinearEffectsYes-—ThermalStrainEff^ds¥esBoundIngBoxPropertiesKtafeistncs+王图3-6选择需赋材料的实体GraphicsPreptrti«DeFinitiefiSuppressedNoStrftnrae^ha^orFhtMbleCcordmateSy盘mDefflultCcordmateSysemRjrftmccTemperaiurtByEnvirDnmentMoteridl用siginmentStructuralit«l:xNonlinearEffects¥hThermalSIrmnEffectsYhBoundinrgBexPropertiesStatistics电EditStructuralSteel...“AluEinumAlloy'峰!NetaiMateTial..„施Import...图3-7选择实体材料类型4.划分网格选择Mesh右键选择GenerateMesh,让系统自动生成网格，因为我们建立的模型比较规则所以网格划分方式采用系统自动划分即可，不需要进行特殊设置，如图4-1、4-2所示。Filter:Name■ifl|Project白剑Model(A4}日”GeometryIi…#®M5BRS-■■v^LcoordinatESystemsEl-Lfp-d-alCA5}-••…,骨Pre-Stress(None)1-••…y/71AnalysisS已ttings□-鱼|So-lutiQiiCA&)'-.^T?|SolutionInfbrmatianModel[A41Lnse-t鼬Rename(F2)StartRjEicDrdingRe函anteShowLre-ace-PinchCnnlrols图4-2划分网格后我们可以查看网格划分后的网格质量程度，在ElementQuality中的Average为0.8大于0.5说明网格质量较好，如图4-3所示。EfcatistiesN-odes^1046El-em-ents756MeshMetricElementQualityMin.634254241512906Man,^S9G069^S232&7Average.&17392720&622^7StandardE>eviafon&33351O9&M3643E-0i2图4-3网格质量定义边界条件定义约束的边界条件，若无约束则分析得出的是零件的自由状态下的刚体模态，前6阶模态值应基本为0，此处我们定义约束的类型为固定约束，位置在空心轴的右端面，图5-1、5-2所示。^Suppcrts•Conditiofls.■电矿以Displacemert晚Remote^Suppcrts•Conditiofls.■电矿以Displacemert晚RemoteDispljscement,Velncriy[mpedancEBoundairy吨frictionleisSupport包Comprt55-ianOnlySupport电CylindricalSupport吃5impJySupported嚓FixedRotation，EljisticS-uppo-rtFuadSupportDerailsofSupport"scopeScopingMethod空叩廿叩m冲I?GeometryDcfiriitionTypeguppreseedFixedSupportCancelA：ModalFi^edSupportFrequency1；2D15/L1/2316rfL图5-2A：ModalFi^edSupportFrequency1；2D15/L1/2316rfL图5-2施加边界条件在Modal模块下设置Analysissetting中的MaxModestoFind设置需要分析的模态阶数，一般我们设置模态阶数为6阶即可。并设置求解器类型为Iterative迭代求解，节省计算时间，如图6-1、6-2所示。:HlProject白•.鱼|Medel(A4}白"Geom&try-••…*宇如图6-1、6-2所示。:HlProject白•.鱼|Medel(A4}白"Geom&try-••…*宇MSBR国"CaardiratESystems••••••Mesh白•-处]Modal55}Pre-Stress(Tlone)AnalysisSettings-OptionsMaxModestoFind6J设置模态阶数LimitSearchtoRangeNo-SolverControlsDampedNdSalverTypeProgramControlled+Rotord/naimicsControls+OutputControls+ArtalysisDataiManagementOptionsMaxMtoFind6LimitSearchtoRangeNoSolverControlsDampedNo&£ilverType《Ueratrve'^HotordynanniesC&M图6-1设置模态阶数--图6-2设置求解器类型_^i]Solution(A6J••-…SaluticinInformation选择Solution右键solve求解，出现求解进度条，我们可以查看Solutioninformation中的Worksheet工作表里会显示求解进程，当我们看到出现求解频率时，证明求解成功，如图6-1、6-2、6-3所示。|■im<jii■ru■；Q|Project白|■im<jii■ru■；Q|Project白-....|剑M«lel(A4)□•-…Geometry=•……#•®MSBRCoordinateSystems••…■飕IMesh白…成］Modal(A5)Pre-StressljMone)lAnalysisSettingsFixedSuDDort旬Proj&ct白一堂|Node-1(A4)白...吟Geometry」•区而M5ERH-vA-CoordraiTSystems•、幽MeshB-Q3r^QdaltASj卜W玲Pre-51iestf^orie)AnatyasSettngs/包=.半4巨?咛上..ii…亩［_

：.：jJ：ASalulTnstrtWk/-|CeaLTGene^ifftedDarta憎止由知lutioil阚垂(F7J□Addif>-tlv£MeshRefirrtt褊志布面讦溢JOpen心FilsDirectory图6-2求解过程*****FRE1QUE1ICIESFRC-MPCGLANCZOSI7ERAH0N*****IMCQEFREQUENCY(HERTZ)5«23.4612143205^24.7Q89Seiia15^51.4322984723093.145237552309^.937314212540fi.73^63215图6-3模态频率在图表上单击右键选择selectall,此时选择了所有的振型再次单击右键选择CreateModeShapeResults,在结构树里会出现带有既1的结果，此时需要我们对结果再次求解，选择选择Solution右键EvaluateAllResults，则显示6阶模态的振型图，如图6-4、6-5、6-6、6-7、6-8、6-9、6-10、6-11、6-12、6-13所示。图6-4选择所有模态频率i1ijSelectAll(CtritA)111foomToRangeA.7335图6-5创建模态振型AnalysisSettingsFixedSupporttkin[AC)SolutionInformdtionTotalDefiarmationTotalDefiarmation2TotalDefiarmation3TotalDefiarmation4TotalDefiarmation5TotalDelnornristion6Rename(F2)qOpcrSolverFil«Dirri±or>Q?VJorksbeet：Hesu!Sumn^ryFiKerNameLU『求Gaordn^te^vgtEns白逻出ModalCAS}j…/司Pre-51ieso"V#5rtiiigsFKBdSurqort图6-6求解模态振型结果Mesh

由m足]Modal[AS}Pre-Stress(NaneJAnalyEisSettingsFixedSupport]...../卓|£<^111七ian(A6}:……§|SolutionInformationTotalDefarmationTatalDeformation2TatalDeformati