ansys模态结构重点详解.ppt

结构动力学有限元法 单自由度系统振动 多自由度系统振动 连续系统振动 自由梁的模态形状 一、什么是模态分析? 二、模态分析目的 三、单元质量矩阵 四、ANSYS模态分析注意问题 模态分析中的四个主要步骤： 建模 施加边界条件 求解设置 后处理 1、建模 1）几何建模和单元选择一般同静力学步骤 2）材料设置：必须输入密度；注意单位 3、求解设置 1）指定分析类型：模态分析 2）指定求解方法 3）提取模态和扩展模态的数目 首先采用“ First Set”、“ Next Set” 或“By Load Step” 然后绘制模态变形图： shape： General Postproc Plot Results Deformed Shape… 注意图例中给出了振型序号 （SUB = ） 和频率 （FREQ = ）。 BEAM3 1、可承受拉、压、弯作用的单轴单元。单元的每个节点有三个自由度，即沿x,y方向的线位移及绕Z轴的角位移。 2、二维弹性等截面对称梁，一般不考虑剪切。 BEAM4 1、是一种可用于承受拉、压、弯、扭的单轴受力单元。这种单元在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。 2、三维弹性等截面对称梁，一般不考虑剪切。 BEAM188/189 1、可定义梁的截面形状，支持多材料横截面的定义。 2、支持大多数非线性。 3、包括横向剪切变形 4、BEAM188（3维2节点）/ BEAM189 （3维3节点） ，6-7个自由度。第7个自由度是翘曲量。 ANSYS中的板壳单元：三种壳单元 1、什么叫做轴对称问题 ANSYS空间问题 材料力学解 弹性力学解(单位宽度,矩形截面) 欧拉—伯努力梁 铁木辛柯梁 梁单元——两种梁 注意：BEAM3 BEAM4 对形函数采用 Hermitian 多项式, 导致弯曲中的三次响应。 弯曲中BEAM188/189 分别有线性和二次响应, 因此需要细化网格。 4节点;6自由度;塑性大应变壳 shell43 4节点;3平动自由度;膜壳,只有面内刚度 shell41 4节点;6自由度; 薄到中等厚壳;强大的非线性以及复合材料多层壳;可定义截面形状 shell181 8节点;6自由度;厚壳;曲壳结构 shell93 4节点;6自由度;弹性薄壳;支持小应变大转动 shell63 功能 单元 ANSYS主要平面单元（等参单元） 1）Plane2：6节点的三角形结构单元。每个节点有2个自由度。 2）Plane42、 Plane182 ：4节点的四边形结构单元。每个节点有2个自由度。 3）Plane82、 Plane183 ：8节点的四边形结构单元。每个节点有2个自由度。 以上平面单元可分析平面应力、平面应变和轴对称 2-3、两种平面问题 １、平面应力问题 (1) 几何特征 等厚度薄板 x y y z t b a (2) 受力特征 外力（体力、面力）和约束，仅平行于板面作用，沿 z 方向不变化。 x y y z t b a (3) 应力特征 结论： 平面应力问题只有三个应力分量： 应变分量、位移分量也仅为 x、y 的函数，与 z 无关。 2、平面应变问题 常截面长柱体 一个方向的尺寸比另两个方向的尺寸大得多(理论上无限长)，且沿长度方向几何形状和尺寸不变化。 (1) 几何特征 (2) 受力特征 外力（体力、面力）和约束，平行于横截面作用，沿 z 方向不变化。 * 静力平衡方程 动力平衡方程 式中，[M]—结构的总质量矩阵； [C]—为阻尼矩阵； [K]—结构的总刚度矩阵； [u]—结构的位移向量； {R(t)}—强迫力列阵。 ■ Modal（模态） ■ Harmonic（谐响应） ■ Transient（瞬态） ■ Spectrum（谱分析) 时间 位置 固有频率 单自由度系统有一个固有频率和一个振动形式 两自由度系统 第一阶模态 第二阶模态 一个节点 无节点 两自由度系统有两个固有频率和两个振动形式 有多少个自由度?有多少个频率和振动形式? 第一阶模态 无节点 第二阶模态 一个节点 第三阶模态 两个节点 第一阶模态 第二阶模态 第三阶模态 第四阶模态 模态形状 节点位置 无节点 一个节点 两个节点 三个节点 第二阶模态 第三阶模态 第四阶模态 第五阶模态 不承受载荷 忽略阻尼,质量和刚度定常 特征值问题（模态分析） 特征值——固有频率 特征向量——振型 1)求系统的固有频率和振型 2)模态分析是所有动力学分析类型的最基础的内容。 在工作中，汽车尾气排气管装配体的固有频率与发动机的固有频率相同时，就可能会被震散。那么，怎样才能避免这种结果呢? 一致质量矩阵 满阵，考虑质量分布。 集中质量矩阵