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机翼模型的振动模态分析精要
机设1305 彭鹏程 1310140521
一个简化的飞机机翼模型如图所示,该机翼沿延翼方向为等厚度。有关的几何尺寸见下图, 机翼材料的常数为:弹性模量E=0.26GPa,泊松比m=0.3,密度r =886 kg/m。对该结构进行振动模态的分析。
(a) 飞机机翼模型 (b) 翼形的几何坐标点
振动模态分析计算模型示意图
解答 这里体单元SOLID45 进行建模,并计算机翼模型的振动模态。
建模的要点:
⑴ 首先根据机翼横截面的关键点,采用连接直线以及样条函数 BSPLIN 进行连接以形成一个由封闭线围成的面;
⑵ 在生成的面上采用自由网格划分生成面单元(PLANE42);
⑶ 设置体单元SOLID45,采用EXTOPT VEXT进行Z 方向的多段扩展;
⑷ 设置模态分析 ANTYPE,2,采用Lanczos 方法进行求解 MODOPT,LANB ;
⑸ 在后处理中,通过SET调出相关阶次的模态;
⑹ 显示变形后的结构图并进行动态演示PLDIANMODE。
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):Modal→Run
(2) 设置计算类型
ANSYS Main Menu:Preferences…→ Structural → OK
(3) 选择单元类型
ANSYS Main Menu:Preprocessor → Element Type → Add/Edit/Delete →Add…→ Structural solid:Quad 4node 42 → Apply →solid → Brick 8node 45→OK →Close
(4) 定义材料参数
ANSYS Main Menu:Preprocessor → Material Props →Material Models → Structural →Linear → Elastic →Isotropic:EX:0.26E9(弹性模量),PRXY:0.3(泊松比) → OK → Density:886 → OK → Material → Exit
(5) 生成几何模型
ANSYS Main Menu:Preprocessor →Modeling → Create → Keypoints → In Active CS → X,Y,Z location:0,0,0→ Apply →X,Y,Z location:0.05,0,0→ Apply →X,Y,Z location:0.0575,0.005,0 →
Apply →X,Y,Z location:0.0475,0.0125,0 → Apply →X,Y,Z location:0.025,0.00625,0 →OK
ANSYS Main Menu:Preprocessor →Modeling → Create → Lines → Lines → Straight Line →依次选择关键点1, 2, 5, 1 →OK
ANSYS Main Menu:Preprocessor →Modeling → Create → Lines → Splines → With Options → Spline thru KPs → 依次选择关键点 2, 3, 4, 5 → OK → 输入以下数据:XV1:-0.025,YV1:0,ZV1:0 → 输入以下数据:XV6:-0.025, YV6:-0.00625, ZV6:0 → OK
ANSYS Main Menu:Preprocessor → Modeling → Create → Areas → Arbitrary → By Lines →选择所有3 条线→ OK
(6) 网格划分
ANSYS Main Menu:Preprocessor → Meshing → Mesh Tool → global → Set → Element edge length:0.00625 → OK → Mesh → Pick All → Close → Close(点击关闭Mesh Tool 工具栏)
ANSYS Main Menu:Preprocessor → Modeling → Operate → Extrude → Elem Ext Opts → Element type numbe
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