文档介绍:直梁
梁有限元模型
节点位移与节点载荷
单元刚度矩阵
单元刚度矩阵的叠加
边界条件
工程实例
平面刚架
有限元法基本思想节点位移与节点载荷
单元刚度矩阵
单元刚度矩阵的坐标变换
总的刚度矩阵叠加
位移时不推荐使用此方法,如细长的梁和薄壳。
注意: 选择主自由度的原则请参阅<<ANSYS结构分析指南>>.
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模态提取方法- 不对称法
不对称法适用于声学问题(具有结构藕合作用)和其它类似的具有不对称质量矩阵[M]和刚度矩阵[K] 的问题:
计算以复数表示的特征值和特征向量
实数部分就是自然频率
虚数部分表示稳定性,负值表示稳定,正值表示不确定
注意: 不对称方法采用Lanczos算法,不执行Sturm序列检查,所以遗漏高端频率.
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模态提取方法- 阻尼法
在模态分析中一般忽略阻尼,但如果阻尼的效果比较明显,就要使用阻尼法:
主要用于回转体动力学中,这时陀螺阻尼应是主要的;
在ANSYS的BEAM4和PIPE16单元中,可以通过定义实常数中的SPIN(旋转速度,弧度/秒)选项来说明陀螺效应;
计算以复数表示的特征值和特征向量。
虚数部分就是自然频率;
实数部分表示稳定性,负值表示稳定,正值表示不确定。
注意:
该方法采用Lanczos算法
不执行Sturm序列检查,所以遗漏高端频率
不同节点间存在相差
响应幅值 = 实部与虚部的矢量和
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1. 平板中央开孔模型的模态分析
一步一步地描述了如何进行模态分析;
2. 对模型飞机几机翼进行模态分析
第四节 模态分析的实例
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模态分析中的四个主要步骤:
建模
选择分析类型和分析选项
施加边界条件并求解
评价结果
建模:
必须定义密度
只能使用线性单元和线性材料,非线性性质将被忽略
参看第一章中有关建模要考虑的因素
作模态分析单位:
如材料是Q235钢:质量密度
质量密度 = ×10-9 kg/mm3;
弹性模2×105N/mm2
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建模的典型命令流
/PREP7
ET,...
MP,EX,...
MP,DENS,…
! 建立几何模型
…
! 划分网格
…
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选择分析类型和选项
建模
选择分析类型和选项:
进入求解器并选择模态分析
模态提取选项*
模态扩展选项*
其它选项*
*将于后面讨论。
典型命令:
/SOLU
ANTYPE,MODAL
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选择分析类型和选项
模态提取选项:
方法: 建议对大多数情况使用Block Lanczos 法
振型数目: 必须指定(缩减法除外)
频率范围: 缺省为全部,但可以限定于某个范围内 (FREQB to FREQE)
振型归一化: 将于后面讨论
处理约束方程: 主要用于对称循环模态中 (以后讨论)
典型命令
MODOPT,...
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选择分析类型和选项
振型归一化:
因为自由度解没有任何实际意义,它只表明了振型,即各个节点相对于其它节点是如何运动的;
振型可以或者相对于质量矩阵[M]或者相对于单位矩阵 [I]进行归一化:。
对振型进行相对于质量矩阵[M]的归一化处理是缺省选项,这种归一化也是谱分析或将接着进行的振型叠加分析所要求的
如果想较容易的对整个结构中的位移的相对值进行比较,就选择对振型进行相对于单位矩阵[I]进行归一化
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选择分析类型和选项
模态扩展:
对于缩减法而言,扩展意味着从缩减振型中计算出全部振型;
对于其它方法而言,扩展意味着将振型写入结果文件中;
如果想进行下面任何一项工作,必须扩展模态:
在后处理中观察振型;
计算单元应力;
进行后继的频谱分析。
典型命令:
MXPAND,...
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选择分析类型和选项
模态扩展 (接上页):
建议: 扩展的模态数目应当与提取的模态数目相等,这样做的代价最小。
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选择分析类型和选项
其它分析选项:
集中质量矩阵:
主要用于细长梁或薄壳,或者波传播问题;
对 PowerDynamics 法,自动选择集中质量矩阵。
预应力效应:
用于计算具有预应力结构的模态(以后讨论)。
阻尼:
阻尼仅在选用阻尼模态提取法时使用;
可以使用阻尼比阻尼和阻尼;
对BEAM4 和 PIPE16 单元,允许使用陀螺阻尼。
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选择分析类型和选项的典型命令
LUMPM,OFF or ON
PSTRES,OFF o