固有频率计算和实例精讲—压缩机曲轴教案分析.ppt

（2）求解约束模态 在【仿真导航器】窗口分级树中单击【Solution 2】节点，右键单击【求解】命令，弹出相应的对话框，在【分析作业监视器】中查看任务分析的进度，等出现【作业已完成】的提示后再依次关闭各个对话框，如图所示。 分析作业监视器 解算监视器 （3）后处理及其动画演示 在【仿真导航器】窗口分级树中，双击【结果】节点，进入了【后处理导航器】窗口，可以发现在【Crank Shaft_sim1.sim】节点出现了【模式1，3.070e+002Hz】、【模式2，3.070 e+002Hz】、【模式3，5.123e+002Hz】及【模式4，5.201e+002Hz】等四个子节点，这就是在上述约束条件下曲轴前4阶模态及其对应的固有频率值； 后处理导航器新增节点 1）模式1下云图查看 展开【模式1】下【位移-节点的】节点，双击出现的【幅值】节点，在图形窗口中出现该曲轴的振型位移云图，如图所示，可以清楚的观看到整个曲轴的振型位移的变形情况； 第1阶模态振型（固有频率=307.01Hz） 2）模式2下云图查看 展开【模式2】下【位移-节点的】节点，双击出现的【幅值】节点，在图形窗口中出现该曲轴的振型位移云图，如图所示，可以清楚的观看到整个曲轴的振型位移的变形情况 第2阶模态振型（固有频率=307.5Hz） 3）模式3下云图查看 展开【模式3】下【位移-节点的】节点，双击出现的【幅值】节点，在图形窗口中出现该曲轴的振型位移云图，如图所示，可以清楚的观看到整个曲轴的振型位移的变形情况 第3阶模态振型（固有频率=512.3Hz） 3）模式3下云图查看 展开【模式3】下【位移-节点的】节点，双击出现的【幅值】节点，在图形窗口中出现该曲轴的振型位移云图，如图所示，可以清楚的观看到整个曲轴的振型位移的变形情况 第3阶模态振型（固有频率=512.3Hz） * 4）查看动画迭代图像 单击工具栏中的【播放】按钮，可以查看曲轴在受约束状态下前4阶模态振动位移动态变形的演示过程，可以看到曲轴在工作状态下受到外界激励产生共振时，发生的模态振型变化形式，具体的振型描述不再赘述。 单击工具栏上的【动画】图标，弹出【动画】对话框，在【动画】选项中切换为【迭代】，单击【播放】按钮，即可清楚地观察到第1阶到第4阶模态振型的动态转换过程，单击【停止】按钮，退出动画演示。 * 5）退出后处理视图 读者也单击工具栏中的【四视图】按钮，可以展示弯管前3阶模态的振型情况，在此不赘述，最后退出后处理仿真界面，具体操作请参考随书光盘中的录像文件。 本实例中其他计算结果和显示模式请参考随书光盘Book_CD\ Part_CAE_Finish\Part\Ch08_Crank Shaft\文件夹中相关文件，操作过程的演示请参考影像文件Book_CD\AVI\Ch08_Crank Shaft_AVI。 * 8.4.3 曲轴结构模态计算精度的对比 将曲轴模型在不同的软件（工程中常用有限元分析软件有NX Nastran、Ansys和Abaqus）中建立有限元模型，使用相同的材料及施加相同的约束条件，并进行分析计算，得出的前3阶模态数据比较结果如表所示。 * 8.5 本章小结 本实例以曲轴的结构模态为分析对象，在建立同一个有限元模型后，设定不同的模态解算方案，分别计算了自由模态与约束模态，介绍了单个零部件进行模态分析的基本步骤和模态计算结果参数的查看方法。 生产中精密设备或者带有旋转部件的设备中，需要对它们重要的零部件，特别是转子部件进行固有频率的计算，为了避免其旋转时产生过大的振动，必须预测转动频率是否接近它的任何一阶固有频率； 可以在本实例分析的基础上,利用系统提供的优化解算功能，以模型固有频率最大作为设计目标，在确定约束条件基础上，以曲轴的某一部位的草图尺寸作为设计变量，对结构模态进行了优化，当然还可以以某个固定频率值作为设计目标，或者以固有频率最小作为设计目标，这都需要和实际工程设计的具体要求结合起来。 结构模态分析是动力学分析的基础，它可以为后续的动态分析（瞬态分析、随机响应分析、响应谱分析、瞬态分析中时间步长的选取等）提供指导和基本的模态数据。 第8章 固有频率计算和分析实例精讲—压缩机曲轴分析 本章内容简介 本实例以压缩机曲轴单个零部件的结构模态为分析对象，在介绍有限元法模态分析的基础上，构建该结构有限元模型和仿真模型，分别求解该结构的自由模态与约束模态，得到相应条件下的模态参数，包括各阶固有频率与振型，为进一步进行结构动力学分析提供必要的基础参数。 本章节主要内容: 基础知识 问题描述 问题分析 操作步骤 本节小结 8.1 基础知识 主要内容分为2大部分： 有限元法模态分析理论基础 结构模态分析操作流程 8.2 问题描述 如图