ANSYSWorkbench平台上的车辆谐响应分析

在ANSYS Workbench平台上，完整的谐响应分析的操作与静力学分析的操作步骤相似：①建立一个工程项目；②修改材料数据；③建立/导入几何模型；④建立有限元模型，包括划分网格、施加载荷；⑤进行求解；⑥查看分析结果。

一般来讲，谐响应分析是在模态分析的基础上完成的，在ANSYS Workbench平台上，运用模态分析的结果进行谐响应分析是非常方便的，下面在上一章对悬臂梁模态分析的基础上，进行谐响应分析。

将周期性载荷作用在悬臂梁自由端，载荷作用频率在1～100Hz范围内变化。悬臂梁简谐振动载荷施加如图7-1所示。

图7-1 简谐载荷

1.建立模态分析的谐响应分析项目

启动ANSYS Workbench，打开随书文件中的Harmonic　example.wbpj，将工具箱ToolBox中Harmonic Response（ANSYS）拖拉到模态分析流程图上，如图7-2所示。

在进行谐响应分析过程中，要用到模态分析的有限元网格划分结果，在拖拉过程中红色网格要覆盖到A4—Model，如图7-2所示。

图7-2 建立谐响应分析流程

最后建立的谐响应分析流程如图7-3所示。

图7-3 基于模态分析的谐响应分析流程

2.有限元模型的修改

在进行模态分析过程中施加的载荷与约束在谐响应分析中无效，按照题目要求，需要在悬臂梁的端部施加集中载荷，在左侧端点施加全约束。

用鼠标双击B5—Setup，启动ANSYS Workbench Mechanical，如图7-4所示。

图7-4 启动ANSYS Workbench Mechanical

用鼠标左键单击模型树Outline中Harmonic Response（B5），单击鼠标右键，在弹出菜单中选择Force，用鼠标左键单击工具栏上的选择过滤工具，然后用鼠标左键单击选择悬臂梁右侧的端点，之后在细节窗口单击Geometry右侧的Apply按钮。

接下来对力的方向进行定义。用鼠标左键单击选择细节窗口Definition下的Define by右侧的下拉菜单按钮，在弹出菜单中选择Components，定义Y Components为100，然后回车确认。载荷设置完毕，细节窗口如图7-5所示。

用鼠标右键单击模型树中的Harmonic Response（B5），在弹出菜单中选择Insert﹥FixedSupport，单击工具栏上的拾取工具按钮，选择梁的左侧端点，最后单击细节窗口中的Apply按钮，如图7-6所示。

图7-5 载荷定义细节窗口设置(www.xing528.com)

图7-6 定义约束

3.定义求解参数

用鼠标左键单击模型树Outline中Harmonic Response（B5）下的AnalysisSettings，在细节窗口（图7-7）进行如下设置：

Range Minimum（最低频率）：1Hz。

Range Maximum（最高频率）：100Hz。

单击Solution Method右侧的下拉按钮，可以看到ANSYS Workbench对模态分析提供了两种求解方法，模态叠加法（Mode Superposition）和Full法（完全法），在这里选择Full法。

4.定义分析结果

用鼠标右键单击模型树中的Solution（B6），在弹出菜单进行如下选择：Insert﹥Deforma-tion﹥Frequency Response﹥Deformation

用鼠标左键单击工具栏上的选择过滤工具，然后用鼠标左键单击选择悬臂梁右侧的端点，之后在细节窗口单击Geometry右侧的Apply按钮；在细节窗口定义变形方向orientation为YAxis；Display（显示）设置为Amplitude。分析结果定义完毕，细节窗口设置如图7-8所示。

图7-7 进行求解参数设置

图7-8 定义分析结果

5.求解

用鼠标右键单击模型树中的Solution（B6），在弹出菜单选择Solve，进行求解。

6.查看分析结果

用鼠标左键单击模型树中的Frequency Response，谐响应分析结果如图7-9所示。

图7-9 谐响应分析结果

可以看出，图中谐响应两个峰值的频率分别对应模态分析的前两阶固有频率。低频载荷对悬臂梁端部变形影响最大。