音叉模态分析入门实例

本例中通过一个简单的音叉来分析在端部圆周边固定时的前6阶固有频率，如图7-8所示。

图7-8 音叉

操作步骤

1.启动ANSYS 14.5

双击桌面上的“Mechanical APDL Product Launcher”图标，弹出“ANSYS配置”窗口，在“Simulation Environment”选择“ANSYS”，在“license”选择“ANSYS Multiphysics”，然后指定合适的工作目录，单击“Run”按钮，进入ANSYS用户界面。

2.指定工程名和分析标题

1）选择“Utility Menu＞File＞Change Jobname”命令，弹出“Change Jobname”对话框，修改工程名称为“tuningfork”，如图7-9所示。单击“OK”按钮完成修改。

2）选择“Utility Menu＞File＞Change Title”命令，弹出“Change Title”对话框，修改标题为“Modal analysis of tuningfork”，如图7-10所示。单击“OK”按钮完成修改。

图7-9 “Change Jobname”对话框

图7-10 “Change Title”对话框

3）选择“Utility Menu＞Plot＞Replot”命令，指定的标题“Modal analysis of tuningfork”显示在窗口的左下方。

3.指定分析类型

选择“Main Menu＞Preference”命令，弹出“Preferences for GUI Filtering”对话框，勾选“Structural”选项，如图7-11所示。单击“OK”按钮确认。

图7-11 “Preferences for GUI Filtering”对话框

4.定义单位

在ANSYS软件的主界面命令输入窗口中，输入“/UNIT，SI”，如图7-12所示。然后单击“Enter”键确认。

图7-12 输入单位命令

5.定义单元类型

1）选择“Main Menu＞Preprocessor＞Element Type＞Add/Edit/Delete”命令，弹出“Element Types”对话框，如图7-13所示。

2）单击“Add…”按钮，弹出“Library of Element Types”对话框，在左边的列表中选择“Solid”选项，即选择实体单元类型，然后在右边列表中选择“Brick 20node 186”单元，如图7-14所示。单击“Library of Element Types”对话框的“OK”按钮，返回“Element Types”对话框。

图7-13 “Element Types”对话框

图7-14 “Library of Element Types”对话框

3）单击“Close”按钮，关闭“Element Types”对话框，结束单元类型的添加。

6.定义材料属性

1）选择“Main Menu＞Preprocessor＞Materials Props＞Material Models”命令，弹出“Define Material Model Behavior”对话框，如图7-15所示。

图7-15 “Define Material Model Behavior”对话框

2）在右侧列表中选择“Structural→Linear＞Elastic→Isotropic”，弹出“Linear Isotropic Properties for Material Number 1”对话框，在“EX”文本框中输入1.93e11，在“PRXY”文本框中输入0.31，如图7-16所示。单击“OK”按钮返回。

3）在右侧列表中选择“Density”，弹出“Density for Material Number1”对话框，在“DENS”文本框中输入密度为7750，如图7-17所示。单击“OK”按钮确认。

图7-16 “Linear Isotropic Properties for Material Number 1”对话框

图7-17 “Density for Material Number1”对话框

4）在“Define Material Model Behavior”对话框中选择“Material＞Exit”命令，退出材料属性窗口，完成材料模型属性的定义。(www.xing528.com)

7.建立分析模型

1）选择“Utility Menu＞File＞import＞PARA…”命令，弹出“ANSYS Connection for Parasolid”对话框，选择需要导入的文件（tuningfork.x_t），在“Geometry Type”中选择“Solids Only”，单击“OK”按钮即可完成导入，如图7-18所示。

图7-18 导入模型

2）导入后，ANSYS图形界面显示的是线模型而不是实体模型，选择“Utility Menu＞PlotCtrls＞Style＞Solid Model Facet”命令，弹出“Solid Model Facets”对话框，选择“Normal Faceting”即可显示实体模型，如图7-19所示。

3）选择“Utility Menu＞Plot＞Volumes”命令，在图形区显示实体模型，如图7-20所示。

图7-19 “Solid Model Facets”对话框

图7-20 显示模型实体

8.划分网格

1）选择“Main Menu＞Preprocessor＞Meshing＞MeshTool”命令，弹出“MeshTool”对话框，勾选“Smart Size”选项，并将智能网格划分水平调整为5，选择网格划分器类型为“Free”（自由网格），单击“Mesh”按钮，弹出“Mesh Volume”对话框，单击“Pick All”按钮，系统自动完成网格划分，如图7-21所示。

图7-21 网格划分

2）单击“Mesh Tool”对话框中的“Close”按钮，关闭网格划分工具。

9.施加边界条件和载荷

选择“Main Menu＞Solution＞Define Loads＞Apply＞Structural＞Displacement＞On Areas”命令，弹出实体选取对话框，拾取球头面，弹出“Apply U，ROT on Areas”对话框，在“DOFs to be constrained”列表框中选择约束类型“All DOF”，在“Displacement value”文本框中输入数值0，单击“OK”按钮完成约束，如图7-22所示。

图7-22 施加自由度约束

10.设置分析类型和求解选项

1）选择“Main Menu＞Solution＞Analysis Type＞New Analysis”命令，弹出“New Analysis”对话框，选中“Modal”选项，如图7-23所示。单击“OK”按钮确认。

2）选择“Main Menu＞Solution＞Analysis Type＞Analysis Options”命令，弹出“Modal Analysis”对话框，在“Mode extraction method”中选中“Block Lanczos”选项，在“No.of modes to extract”文本框中输入6，在“No.of modes to expand”文本框中输入6，如图7-24所示。单击“OK”按钮确认。

图7-23 “New Analysis”对话框

图7-24 “Modal Analysis”对话框

3）系统弹出“Block Lanczos Method”对话框，在该对话框设置起止频率，此处保持默认值，单击“OK”按钮完成设置，如图7-25所示。

图7-25 “Block Lanczos Method”对话框

11.求解

1）选择“Main Menu＞Solution＞Solve＞Current LS”命令，弹出图7-26所示的求解信息窗口，其中“/STATUS Command”窗口显示所要计算模型的求解信息和载荷步信息。

2）单击“Solve Current Load Step”对话框中的“OK”按钮，程序开始求解，求解完成后弹出“Note”对话框，如图7-27所示。单击“Close”按钮关闭。

图7-26 求解信息窗口

图7-27 “Note”对话框

12.后处理显示结果

选择“Main Menu＞General Postproc＞Results Summary”命令，弹出“SET，LIST Command”对话框，列表显示模态计算结果，如图7-28所示。

图7-28 “SET，LIST Command”对话框