ansys工程應(yīng)用教程機(jī)械篇

6.2模態(tài)分析實(shí)例(一J6.2.1引吉數(shù)控忙床日益向鬲速償、亨網(wǎng)唆的方向發(fā)展?要使老誑鏡頭安全可靠地丄作.保證所加工軍件的島箱度.高速場(chǎng)頭就必須；HA度好的府態(tài)拊性.因此，必陽輝昂連在頭這行動(dòng)為學(xué)研究。虛擬劫力學(xué)研究是?科先遣的新方法.具有其他方法無法比擬的優(yōu)點(diǎn).如節(jié)省投資、繩短產(chǎn)益開發(fā)周鯽等.島速軾義的虛擬動(dòng)力學(xué)珮究何含兩個(gè)方面：底仃蝙*特性分析引地應(yīng)特性分析,折俏聲有振助特件分析.本文任通位硏完無阻垠的白曰捉兩.格芻振南果統(tǒng)的回有特性，即肖有傾率和振中及換即應(yīng)力.響應(yīng)特件分折是用于硝定姑松在承受隨時(shí)冋按正弦現(xiàn)律變億的戦荷時(shí)的程態(tài)響應(yīng).目的給H骨刊結(jié)梅的財(cái)力啊伺，并待劍職或仰侈和響應(yīng)應(yīng)力.下伸以玫檔白幼萬能乳頭為例，選行健払劫力學(xué)研究。見室s、】o,該數(shù)矣自或萬陥読茱的大值的轉(zhuǎn)類零件為三根輯,本11將對(duì)底中的型臺(tái)支承韶分中的主場(chǎng)il行固冇振助特性研究.所有這些工作都是應(yīng)用ANSYS迥川有限兀分析敘件.在Windows2000挑作系統(tǒng)卜完成的.ANSYS建獲首為耍電定合造的單元類型?下面結(jié)合貝擇祟元倒述三雄占展元的圣本理論。6.2.2三維有限元的基本理論對(duì)主輔均法用SOLID45單元進(jìn)行離散分網(wǎng)，此單元是分忻彈性鉛構(gòu)空間問題中鹿用較廣的一種元甚由于采用了八節(jié)點(diǎn)的單元，那緝能利月更復(fù)雜的形狀區(qū)數(shù),井因而達(dá)貴結(jié)構(gòu)對(duì)尖際殳形的?個(gè)更好程度的表達(dá)，計(jì)算精度弦高，5OLID45単一元是三雄g節(jié)也等瞥其，所街三維X節(jié)點(diǎn)等參元是指8個(gè)節(jié)點(diǎn)的六面體的等參基本單元(PS6-ia)睞射成K節(jié)點(diǎn)的等命實(shí)林單元CE6-lb).在映射過程中，位移函敏相描述兒何形狀的坐標(biāo)交換式取相同的形狀函散.冃節(jié)點(diǎn)數(shù)州訊將它的局部坐標(biāo)的原點(diǎn)最在中元的形心上，由于坐標(biāo)顧的方向與互角坐標(biāo)方向処致的,故時(shí)部坐標(biāo)與自角坐標(biāo)的關(guān)系為；用6da等參圣本鹹元 W6-lb等拳實(shí)際尊元ft6-1三錐8節(jié)點(diǎn)等獄無利川賀點(diǎn)位移分立進(jìn)行西效掐値，在局部坐標(biāo)系中構(gòu)造甲兀的傳移函數(shù).單元出任意一點(diǎn)的位移可用節(jié)點(diǎn)位移應(yīng)示偵下，

（6-2（6-2）v=Ey(^.^ov，?lw=Em(￡?"?o,煩<63)=-（1+京XIF刀）（1+?） a=123.??8）<63)oIt牝示YZ的腭并坐標(biāo)，NEC是形狀函數(shù).是局部坐標(biāo)的蔑數(shù),形函數(shù)矩降為：N【旳=。0數(shù)矩降為：N【旳=。0(IM00 N2 0 0 …N, 00 0 N. 0 ... 0 NtN： 0 (I M …° 0<6-4>坐壞變獲式為:rsly=￡N,(m坐壞變獲式為:rsly=￡N,(m，4)y，砒JI J〈65)式中的X.八&分別是，節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)在W.Z方向們分量=應(yīng)變與位移關(guān)系的去達(dá)式為:Sr/ C C￡Sr/ C C￡>窩0°1) — 0r,.敢00Mdz喚將式代入（6-5）式中.降寫成.一NVW■-Z&。。瓦?！辍隇閆穹KO（9（6-7（6-7）式中v,叫…+v,叫］表示単元的節(jié)點(diǎn)抑弓反雙以奮附鳥。事那7nsm劉尋寧生tno?&珍料將Fil由溶也發(fā)為理陽身潛妙#SASNV牙,學(xué)戰(zhàn)&機(jī)屮祚歌4■屈尊.*特&三期熱的"3尊'U払舞*眥閔耳|草#丈誨姑甘財(cái)擋別：』’斟詛受證腳土包*第聚丁辨琳?itf^OTW（8）???A3flTrJ/（L>?四由敗&払耕五米慚圈書時(shí)擊出杯壬應(yīng)T?貝（9）?歸冋困繊H網(wǎng)母光樂點(diǎn)域訪浙卻土皿‘為用再虞問弟定為吏某項(xiàng)可【可埋任侵E#坍功以主游冷丫陽歸”心祝叩*,雌必餡且IW*FMtHIW奪女帥?窮或主弱只H苫睥?襟；B龐奧KEN為抽*農(nóng)Z象也甲.1真耕代為??童巫陞沮亞8旭釘國(guó)?為毫舛倒諦童兩下華”怫傳母用屈星<O?客一尊井系審比里狗澤毋”近闢*麻&Nfettt?!出卑山<t>?漱見&4P風(fēng)*麻卒孫U幫甘可岀臥區(qū)寧啓同，田針（O?出早帝悶訴藏動(dòng)下山陵琳?乏織腳蠢0漿編4召験〔"的機(jī)>啟有印Y條tZ>?條卷事H陽県泉萬孕我回明聲矣”?而添8由億更號(hào)野裏?辛宕*窘的#為4此次再引衣訊'對(duì)只身好職琳革基?*ZS人SNV、R牌丑沏‘*4姉&占第由K">'草遙土角國(guó)里塹創(chuàng)田快爆訟SASNV毋*刑衣棄帀印彰挈覊濟(jì)凹不訂狎躬切有檢爭(zhēng)M黃叫#4舊卻則7$咐魂一汨勺山金?出堂*$人SNV#?凡妣:瀏折笠紀(jì)晴&累初禰并（H耶計(jì)&命.甘鳴W/H#也布.率蜂的邪待再升WJXJ吳洛為^耕M為面芻詛命十一在君訂明廳孫舟祺旬玉‘貝針《&志草詞A手后丁均于。巾it謠言切口糖？ryj卅#g布耳函GO*蘇義防幽豆V29?￡。〃生由供'.皿910覓￡?采^OIxqii-j再Wfl籍：4驛曾國(guó)而出三?莎氽BTkY就盡業(yè)K個(gè)円冶咨刃Y舛號(hào)春京由芋盡垢暨U2哄弟a幣替‘墳印林孩夂阪甘丁旳次仁再3'夠科名VU零陽山習(xí)耳骨擋'分舊翳’一￡時(shí)隋步?罟!UiP卜咲嫌*頂習(xí)盼」"由20P田米駢単*auiwwiit両弓 -^ r0」V?9國(guó)V圖胡耳寺偶礎(chǔ)干源縁顎i+爐口禰客￡Z9選取巣單途徑UtilityMenu>FiIc>ChangTitle.輸入文7wModalanalysisofaaxis**?然后單擊。K?取菜単MamMcnu>Prcfcrcncc0單由Smiemre選項(xiàng)使其為ON.單擊OK，第2步：定義尊元類型送取菜單途MainMenu>PrcprcK：essor>EkincntType>A<idOrt/Dcleie.ElementTypes對(duì)話推出現(xiàn)，單擊Add.LibraryofElementType對(duì)話框出現(xiàn).在左邊的滾動(dòng)機(jī)中単擊-StructuralSolid"?在右邊的溥動(dòng)椎中単擊-Quad4node42H.単擊Apply。61-6透的滾動(dòng)柢中単?擊“Rrick8gk45”.單山OK.簞?chuàng)鬍lementType對(duì)話框中的Close按鉗.第3步，指定材料性能送取菜MainMenu>Prcprxxrwsor>MairrialProps>MaterialModels.對(duì)話椎岀現(xiàn).見圖6?3。圖6?3折定材料性花在對(duì)話椎中分Isotropic和Dcnsily。分別輸入EX為200c9?DENS為7.8x]0c3,NUXY為0.3.第4步，在給定的位賈生成美誕點(diǎn)選取菜單溼涇MainMunu>Preproc€ssor>-Modclmg-Creatc>KcypointsMnActivecs.輸入圖6V中的美鍵點(diǎn)?========\?????I<?.??,========No.辭“二========\?????I<?.??,========No.辭“二：31?nxMM”M”========:=:===:========三■斜N:4JM::S”?M圖J美■點(diǎn)第5歩，在關(guān)■點(diǎn)同生成真線選取菜單途校MamMenu>Prcprocessor>-Modcling-Create>-Lines-Lincs>StaighiLine.拾取(PickingMenu)-CreateStraightlines將出現(xiàn).在關(guān)■點(diǎn)間生成H線址圖&5.MMfltl躬6步sTM面逸取菜單途程MainMcnu>I￥cproccswr>-Modcling<n?te>-Araw-Arbitary>ByLines?拾取菜刺CreateAreabyLines將出現(xiàn).生成如M64>所水的IS面.圖6S?AJ

圖6S?AJ第7步s設(shè)置《Ut切分的段敷?并進(jìn)行冋格劃分米用手工新分?在輔有大概2CEE—份?成向（圍繞X5*的變轉(zhuǎn)方向〉毎100一份.據(jù)臺(tái)階來劃分，對(duì)實(shí)體橫壁進(jìn)行禹ItWilted的有限元刈格.這様可以使御扇形単元近似于SOLID45.可以使持皺元規(guī)則同時(shí)限制単元的個(gè)數(shù)?從血提髙計(jì)算機(jī)的計(jì)耳速度和計(jì)R精度.ii歌菜単途拎MainMenu>Prcproccssor>>Meshing-Sizc￡Cntrls>-ManualSizc-Line-PickcdLincs.如圖6*7所示的ElementSizeonPickedLino對(duì)活I(lǐng)（符岀現(xiàn)?ffi6-7ElemeiitSmonPickedLinesMi￡椎在對(duì)應(yīng)的亢歿上輸入如圖&8所示的段數(shù).逸取菜單途梓M?ilMenu>Prq>roccJsor>-Mcihmg-Mcslp--Arw?Free#MeshArea対福樞岀現(xiàn).単擊PickAll.即可再到圖48所示的冋格囲.用樹絲削分U的平西甲無?8^：將帯時(shí)格的由旋輅成帶網(wǎng)格的體I.選取獎(jiǎng)単途技MainMenu>Prcproce%sor>-Anributes-DcflncAttribcs?MeshingAttnbutes対法臥將出現(xiàn).ftElementtypenumber入2.Kgstfar=?￡X2*s<01^24更?曇泗祓浴悵監(jiān)edaiatffi>fi5Ki2<xu^eLo.^l^x§OQe&￡A3GUS-as?知誓軽針也?NftsuulnqEVMcicsSEU23D36.2.5加載及求解為了根出實(shí)際結(jié)構(gòu)情況盡駛準(zhǔn)確建模，將它筒化為場(chǎng)固定?一瑞滑動(dòng)的簡(jiǎn)友蟆支承餡構(gòu).gui方式分析過r?如下。第I步：進(jìn)入求解器并指定分析類型和選項(xiàng)1.逸取菜單途徑MamMenu>Solution>-AnalysisType-NewAnalysis>NewAnalysis對(duì)話框出現(xiàn)?如圖6?2S612NewAnalym對(duì)話框ii中Modal.然后單擊OKc選取菜単途徑MainMenu>Solution>-AnalysisOptions.ModalAnalysis時(shí)話椎將出現(xiàn).如圖6-13.選中Subspace模態(tài)提取法?在No.ofmodestoextract 4>單擊OK.SubspaceModalAnalysisXj話樞將出現(xiàn)，如蚤&14。闇6-14SubspKCModalAnalysis時(shí)話椎將7.單擊OK接收獲省值.第2步，對(duì)模型施加釣束選取菜単途徑MainMenu>Solution>Loads-Apply>-Stn)cwral-Disp)accmcnt>-OnNode-faffi6.|5所示的ApplyU.ROTonNodes拾取菜單將公出現(xiàn)?圖&15ApplyU>ROTonNode始取快手點(diǎn)中BOX透項(xiàng).逸拝的承處的落點(diǎn)?笊擊OK?"AllDOF".州的束后的模型圖妃圖6.18?第3歩，店定要擴(kuò)屣的模杰數(shù)并求解I-逸取菜単途役MainMcnu>SolutiofP^UmdStepOpts-ExpansionPass>ExpandModest(UR!6-17所示的ExpandMex知対話樞將出HL在No.ofmodestocxpnd處笛入4,單擊OK.3.ii取菜單途徑MainM?wASoluhon>.SolgCufTEiLS.瀏覽出現(xiàn)的信息.然后關(guān)閉禎左話框.皺擊OK.在出現(xiàn)兩次警吿時(shí).都単擊"Yes%求解泣程結(jié)束后.単擊Close.第4步，見出固冇頻率ii取菜単途MainMcnuKJcncralPostproc>RcsulbSumrnajyt瀏瓶對(duì)話樞中的信息.炫后用File>CloK美閉對(duì)活樞.第5步?觀察解的四階模芯L爆収求甲途徑MainMcftuXicncraiPslprocxRwdRcsulls-FirslSet.2.逸取菜剛途役UtilityMenu>p|<xCtrl?>AnHnitc>M<xicShape.如圖么18所示的AnimateModeShape鶏話框?qū)⒊霈F(xiàn).圖6-18AnImoleM<xieShapeiZH1在Timedelay處輸入O.S.該単位為帆簞SOK,AniwtionControl虹如話艷將會(huì)出沁動(dòng)翻升始播放?單血Slop停止動(dòng)斎播放.選取菜単途徑MainMenuXjeneralPostproc>-RcadRcsults-NextSet。L透取菜眾途tiUtilityMcnu>PlotCtrls>Aniina<e>ModeShapesAnimateModeShape對(duì)話帳將出現(xiàn).&機(jī)由OK接受先Iff的役置?動(dòng)畫開是播放?帆擊Stop停止動(dòng)SS播放.對(duì)余F的模態(tài)重復(fù)上述步霧對(duì)網(wǎng)格劃分和加約束后的三號(hào)軸的實(shí)體模型進(jìn)行模態(tài)分析，該模態(tài)分析使用ANSYS的求鮮模塊.使用Subspace法.也就是了空何迭代法?子空間迭代法是近年龍展起來的求解廣義特征值何題的仃效方法?它的特點(diǎn)是能充分利的稀嫉帶狀性質(zhì)而H能在一次求出訪幾個(gè)模最大的廣義特征值和對(duì)它的特征向量-在求解大型結(jié)構(gòu)的少數(shù)特征對(duì)時(shí)?于空間迭代法是很有效的方法。求出主軸的前四階固有頻率為：398.47Hz,398.47Hz.21319Hz.2132.9Hz.三號(hào)軸的周有傾率和振型見表&5.從軟件顯示的動(dòng)畫.可以看岀?一階固有頗率和二階臨有蝕率分別為Y方向和Z方向的f,三階固有頗率和四階固4類率分別為丫方向和Z方向的二別應(yīng)的振型分別既囹61。W6-20,圖HI和國(guó)42為?6-5三號(hào)軸的固右椎幼箝率(Hz)筮■型m次一|12 134兌率39S.4739072112.92I32.QfF二吁由表6-5可以看出三號(hào)軸的前兩階固有振動(dòng)頻率相專.而H它們的振型也表段為正交.因此可將其視為收根。弟弟6草ANSYS砧刀字少所10LUTXCM-—go”s—9E，E”3W】””?3*3012:“0■2—>Ot?■3”1￥6.20Wfrfc動(dòng)毬審為39S47H/時(shí)的株T；圖421防功賴率為2IJ2.9HZH的★塹M6.22UM有發(fā)劫??事為2I32.9H/IH的62.6噎界轉(zhuǎn)速分析卜面計(jì)論M豹臨界轉(zhuǎn)速.用42J光5?塗元段豹安力情&如圈42