UGNX8.5曲轴结构约束模态计算实例

（1）施加约束条件

1）单击工具栏中的【返回到仿真】按钮，返回到仿真模型中。右击【Solution 1】节点，在弹出的菜单中选择【克隆】命令，会发现出现复制的新的解算方案【Copy of Solution1】，右击该节点，从弹出的菜单中选择【重命名】命令，将其命名为【Solution 2】，右键选择【激活】命令。

2）在窗口工具栏中选择【约束类型】按钮的下拉按钮，或右击解算方案的【约束】并从弹出的快捷菜单中选择【新建约束】命令，选择弹出的【用户定义约束】命令，弹出【UserDefined（1）】对话框，如图8-24所示。按照图8-1所示的约束部位在图形窗口中选择相应的面（总共显示为6个面），在【方向】的【位移CSYS】中切换为【圆柱坐标系】，在图形窗口再次选中曲轴端面一侧的圆周棱边，在模型上自动创建一个圆柱坐标系，原点为默认的圆周棱边中心，【自由度】下除【DOF6】外其他5个自由度均设为【固定】图标，使得整个曲轴只能绕局部圆柱坐标系的Z轴转动，如图8-25所示，单击【确定】按钮。定义好约束条件的曲轴仿真模型如图8-26所示。

图8-24 定义要约束的选择对象

图8-25 自由度的固定与自由设定

3）右击【Solution 2】节点下的【Subcase-Eigenvalue Method1】子节点，从弹出的菜单中选择【编辑】命令，如图8-27所示。单击【Lanczos】右侧的【编辑】按钮，弹出相应的对话框，在【所需模态数】中输入【4】，定义提取前4阶的振型和模态参数，如图8-28所示。单击工具栏中的【保存】按钮，将上述操作成功的数据及时保存起来。

图8-26 曲轴仿真模型的约束施加效果

图8-27 修改子工况特征值数据提取定义

图8-28 定义所需要的模态数

（2）求解约束模态

在【仿真导航器】窗口分级树中右击【Solution 2】节点，从弹出的菜单中选择【求解】命令，弹出【求解】对话框，单击【确定】按钮，依次弹出【模型检查】对话框和【分析作业监视器】对话框，再弹出【解算监视器】对话框，如图8-29所示。在图8-30所示【分析作业监视器】对话框中查看任务分析的进度，等出现【作业已完成】的提示后依次关闭各个对话框。

图8-29 修改子工况特征值数据提取定义

(www.xing528.com)

图8-30 【分析作业监视器】对话框

（3）后处理及其动画演示

1）在【仿真导航器】窗口分级树中，双击【结果】节点，进入【后处理导航器】窗口。可以发现在【Crank Shaft_sim1.sim】节点出现了【模式1，3.070e+002Hz】、【模式2，3.070e+002Hz】、【模式3，5.123e+002Hz】及【模式4，5.201e+002Hz】4个子节点，这就是在上述约束条件下曲轴前4阶模态及其对应的固有频率值，展开各个模式会出现各个模态的位移及其应力选项，如图8-31所示。

图8-31 约束模态后处理窗口效果

2）展开【模式1】下【位移-节点的】节点，双击出现的【幅值】节点，在图形窗口中出现该曲轴的振型位移云图，如图8-32所示，可以清楚地看到整个曲轴的振型位移的变形情况。按照此方法，可以查看【模式2】、【模式3】所对应的振型位移情况，如图8-33和8-34所示。

图8-32 第1阶模态振型（固有频率=307.01Hz）

图8-33 第2阶模态振型（固有频率=307.5Hz）

图8-34 第3阶模态振型（固有频率=512.3Hz）

3）单击工具栏中的【播放】按钮，查看曲轴在受约束状态下前4阶模态振动位移动态变形的演示过程。可以看到曲轴在工作状态下受到外界激励产生共振时，发生的模态振型变化形式，具体的振型描述不再赘述。

4）单击工具栏上的【动画】按钮，弹出【动画】对话框。在【动画】选项中切换为【迭代】，单击【播放】按钮，即可清楚地观察到第1阶到第4阶模态振型的动态转换过程，单击【停止】按钮，退出动画演示。

5）读者也可以单击工具栏中的【四视图】按钮，展示弯管前3阶模态的振型情况，在此不赘述，最后退出后处理仿真界面，具体操作请参考随书光盘中的视频文件。

提示

为了便于对计算结果进行比较，往往采用多视图【布局设置】命令，根据需要选择合适的查看窗口的个数，最常用的是【二视图】命令和【四视图】命令。

本实例中其他计算结果和显示模式请参考随书光盘Book_CD\Part_CAE_Finish\Part\Ch08_CrankShaft\文件夹中的相关文件，操作过程的演示请参考视频文件Book_CD\AVI\Ch08_CrankShaft.AVI。