ansys模态分析报告及详细过程

实用标准压电变换器的自振频率分析及详细过程1.模态分析的定义及其应用模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性 (固有频率和振型 )，即结构的固有频率和振型，它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数。 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行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结构进行模态分析和循环对称结构模态分析。 前者有旋转的涡轮叶片等的模态分析，后者则允许在建立一部分循环对称结构的模型来完成对整个结构的模态分析。ANSYS提供的模态提取方法有 :子空间法(subspace)、分块法(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。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。(1). 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基本步骤。(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，并进行固有频率的求解等。指定分析类型， MainMenu-Solution-AnalysisType-NewAnalysis, 选择Modal。指定分析选项，MainMenu-Solution-Analysis Type-Analysis Options，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-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办法单独进行，也可以在施加载荷和求解阶段同时进行。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结构的频率、振型、相对应力和力等文档大全实用标准所有图片大小可以自己调节实例在开始菜单中启动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。文档大全实用标准图2定义单元类型拾取菜单 MainM--Preprocessor-Element Type-Add/Edit/Delete, 如图3所示。然后单击，图3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。文档大全实用标准图43. 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。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”“Piezoelectricmatrix”定义压电应力矩阵，如图 7所示。输入相关参数。单击 ok。文档大全实用标准图7在右侧列表中依次双击 "Structural","Linear","Elastic","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，再输文档大全实用标准入h=20e-3,点击accept，按照相同的步骤输入， w=10e-3,a3=1000.如图9所示。图9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,创建关键点1，坐标为0,0,0.点击apply。图10再输入如图 11所示图11点击apply。输入图 12所示。文档大全实用标准图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 H。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。文档大全实用标准图16创建直线 MainMenu-Preprocessor –Modeling-Create-line-line-straightline选取点1和5，点击ok。划分直线网格，分为 4份。MainMenu–Preprocessor -meshing-sizecntrls-manualsize-line -alllines, 如图17所示，点击 ok。图17通过关键点创建面， MainMenu-Preprocessor –Modeling-Create-areas-arbitrary-throughkps 弹出选框，选取点 1,2,3,4 。通过面拉伸体， MainMenu-Preprocessor –Modeling-operate-extrude-areas-alonglines 弹出选框，选取刚才那个形成的面，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。文档大全实用标准图18网格划分显示线号 plotctrls-numbering linenumbers 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。划分为两部分。文档大全实用标准图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22施加约束选取节点 select-entities 弹出如图 23所示的对话框 ,点击ok。文档大全实用标准图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-AnalysisType-NewAnalysis 。弹出对话框，选择 "TypeofAnalysis" 为"Modal", 单击"OK"按钮。8. 指定分析选项拾取菜单 MainMenu-Solution-Analysis Type-Analysis Options。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。文档大全实用标准图25频率范围 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。图27 图29文档大全实用标准拾取菜单 MainMenu--Solution-DefineLoads-Apply -electric-boundary-voltage-onnode如图28所示，单击 ok。图28同理定义z=h，电压为 0.如图29.所示施加约束时，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23,27,29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“Solution isdone!”提示时，求解结束，即可查看结果了。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，但与解析解是基本符合的。查看完毕后，关闭该窗口。拾取菜单MainMenu-GeneralPostproc-ReadResults-FirstSet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-GeneralPos