【ANSYS算例】73及73带有张拉的绳索的振动模态分析(GUI)及命令流.doc

【ANSYS算例】7.3(1) 带有张拉的绳索的振动模态分析(GUI) 一条每单位长度质量为的悬索两端固定，由于受拉具有初始应变，试确定此时悬索的应力以及所受的拉力，并计算带有张拉的悬索的前3阶自由振动频率；对该系统进行模态分析。模型中的各项参数如表7-3所示，为与文献结果进行比较，这里采用了英制单位。 表7-3 带有张拉的绳索模型的参数 材料参数几何参数载荷弹性模量E = 30× 106 psi绳索长度= 100 in初始应变=0.005 432 28密度ρ = 0.000 73 lb·sc2/in4绳索截面积A = 0.003 067 96 in2 解答：计算模型如图7-3所示。 图7-3带有张拉的绳索的计算模型 这里选取足够数量的单元以确保能够充分体现动态分析的特征。首先进行静力分析，采用3D的单向杆单元(tension-only or compression-only spar elements： HYPERLINK mk:@MSITStore:G:\\近期vm\\FEA原理和VM2008spring\\ansyshelp.chm::/Hlp_E_LINK10.html \o LINK10 description LINK10)。 建模的要点： ⑴定义分析类型，选取单元、实常数和材料参数； ⑵依据算例定义节点和单元，设置输出选项和位移约束； ⑶采用初应变来施加张力， ⑷为了在后续的模态分析中考虑预紧的初始张力，需在静力分析与模态分析过程中，应同时将预应力效应打开 PSTRES,ON ； ⑸求解预应力引起的应力状态； ⑹提取计算结果，进行模态分析； ⑺用命令*GET 提取结果，对于一些线型单元(杆、梁、板)，需要采用单元列表 ETABLE 来提取应力。 最后将计算结果与参考文献所给出的解析结果进行比较，见表7-4。 表7-4 ANSYS模型与文献的解析结果的比较 ?工况结果的物理量及单位Reference 7.3(1)的结果ANSYS结果两种结果之比静态F lb500.500.1.000Stress, psi162 974.162 974.1.000 模态f1 , Hz74.70875.0941.005f2 , Hz149.42151.291.012f3 , Hz224.12229.681.025Reference 7.3(1)：. Thomson W T. Vibration Theory and Applications.2nd Printing.NJ: Prentice-Hall, Inc .1965, 264 给出的基于图形界面的交互式操作(step by step)过程如下。 (1) 进入ANSYS（设定工作目录和工作文件） 程序 → ANSYS → ANSYS Interactive → Working directory（设置工作目录）→ Initial jobname（设置工作文件名 String）: String →Run → OK (2) 设置计算类型 ANSYS Main Menu：Preferences… → Structural → OK (3) 定义单元类型 ANSYS Main Menu：Preprocessor → Element Type → Add/Edit/Delete... → Add…→ Link : 3D Bilinear 10 →OK（返回到Element Types窗口）→选择Type 1 LINK10 单击Options…→K3：Tension only → OK → Close (4) 定义实常数 ANSYS Main Menu: Preprocessor → Real Constants…→ Add/Edit/Delete... →Add…→ 选择 Type 1 LINK10 → OK → Real Constants Set No. : 1（第1号实常数）, AREA: 306796E-8 (绳索截面积), ISTRN: 543248E-8 → OK → Close (关闭 Real Constants 窗口) (5) 定义材料参数 ANSYS Main Menu: Preprocessor → Material Props → Material Models →Structural → Linear →Elastic → Isotropic：EX: 30e6 →Note：确定→ OK，Density (定义材料密度) → 输入DENS:73e-5, →OK →关闭材料定义窗口 (6) 构造悬索模型 生成节点 ANSYS Main Menu：Prepro