机翼模型的振动模态分析(GUI)及命令流.doc

【ANSYS算例】7.4(1) 机翼模型的振动模态分析(GUI)一个简化的飞机机翼模型如图7-4所示，该机翼沿延翼方向为等厚度。有关的几何尺寸见图7-4，机翼材料的常数为：弹性模量，泊松比，密度。对该结构进行振动模态的分析。(a) 飞机机翼模型 (b) 翼形的几何坐标点图7-4 振动模态分析计算模型示意图解答 这里体单元SOLID45进行建模，并计算机翼模型的振动模态。建模的要点： 首先根据机翼横截面的关键点，采用连接直线以及样条函数进行连接以形成一个由封闭线围成的面； 在生成的面上采用自由网格划分生成面单元(PLANE42)； 设置体单元SOLID45，采用进行Z方向的多段扩展； 设置模态分析，采用Lanczos方法进行求解； 在后处理中，通过调出相关阶次的模态； 显示变形后的结构图并进行动态演示。给出的基于图形界面的交互式操作(step by step)过程如下。(1) 进入ANSYS(设定工作目录和工作文件)程序 ANSYS ANSYS Interactive Working directory (设置工作目录) Initial jobname(设置工作文件名)：ModalRun(2) 设置计算类型ANSYS Main Menu：Preferences Structural OK(3) 选择单元类型ANSYS Main Menu：Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete Add Structural solid：Quad 4node 42 Apply solid Brick 8node 45OK Close(4) 定义材料参数ANSYS Main Menu：Preprocessor Material Props Material Models Structural Linear Elastic Isotropic:EX:0.26E9(弹性模量),PRXY:0.3(泊松比) OK Density:886 OK Material Exit(5) 生成几何模型ANSYS Main Menu：Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS X,Y,Z location:0,0,0 Apply X,Y,Z location:0.05,0,0 Apply X,Y,Z location:0.0575,0.005,0 Apply X,Y,Z location:0.0475,0.0125,0 Apply X,Y,Z location:0.025,0.00625,0 OKANSYS Main Menu：Preprocessor Modeling Create Lines Lines Straight Line 依次选择关键点1, 2, 5, 1 OKANSYS Main Menu：Preprocessor Modeling Create Lines Splines With Options Spline thru KPs 依次选择关键点2, 3, 4, 5 OK 输入以下数据:XV1:-0.025,YV1:0,ZV1:0 输入以下数据:XV6:-0.025, YV6:-0.00625, ZV6:0 OKANSYS Main Menu：Preprocessor Modeling Create Areas Arbitrary By Lines 选择所有3条线 OK(6) 网格划分ANSYS Main Menu：Preprocessor Meshing Mesh Tool global Set Element edge length:0.00625 OK Mesh Pick All Close Close(点击关闭Mesh Tool工具栏)ANSYS Main Menu：Preprocessor Modeling Operate Extrude Elem Ext Opts Element type number:2 SOLID45 The No. of element divisions:10 OKANSYS Main Menu：Preprocessor Modeling Operate Extrude Areas By XYZ Offset Pick All Offsets for extrusion in the Z direction:0,0,0.25 OK Close(7) 模型施加载荷ANSYS Utility Menu：Select Entities Elements By Attributes Elem type num The element type number:1 Unselect Apply(8) 模型施加约束ANSYS Utility Menu：Select Entities Nodes By Location Z coordinates The Z coordinate location:0 From Full Apply ANSYS Main Menu Preprocessor Loads Define Loads Apply Structural Displacement On Nodes Pick All All DOF OK By Num/Pick Select All 点击Cancel(关闭窗口)(9) 分析计算ANSYS Main Menu：Solution Analysis Type New Analysis Modal OKANSYS Main Menu：Solution Analysis Type Analysis Options 点击Block Lanczos No. of modes to extract: 5 No. of modes to expand: 5 OK OKANSYS Main Menu：Solution Solve Current LS File Close OK Yes Yes Close(Solution is done!).(10) 结果显示ANSYS Main Menu：General Postproc Results Summary Close(各阶模态的频率见表7-5)。ANSYS Main Menu：General Postproc Read Results First Set ANSYS Utility Menu：Plot Ctrls Animate Mode Shape OK 在Animation Controller中作相应设置(这里不详细说明)，然后关闭当前窗口 CloseANSYS Main Menu：General Postproc Read Results Next Set ANSYS Utility Menu：Plot Ctrls Animate Mode Shape OK(各阶模态见图7-5)。(11) 退出系统ANSYS Utility Menu：File Exit Save Everything OK表7-5 机翼模型的各阶模态频率阶次（SET）12345频率/Hz14.54164.50991.655137.93261.76 (a) 第1阶振动模态 (b) 第2阶振动模态 (c) 第3阶振动模态 (d) 第4阶振动模态图7-5 机翼模型的各阶振动模态 【ANSYS算例】7.4(2) 机翼模型的振动模态分析(命令流)针对【ANSYS算例】7.4(1)的GUI操作，提供完整的命令流。解答 给出的命令流如下。!% ANSYS算例7.4(2) % begin %/PREP7 ! 进入前处理 ET,1,PLANE42 !选取单元类型1(平面单元) ET,2,SOLID45 !选取单元类型2(空间单元) MP,EX,1,0.26e9 !定义材料的弹性模量(1号材料)MP,DENS,1,886 !定义材料的密度(1号材料)MP,PRXY,1,0.3 !定义材料的泊松比(1号材料) K, , !生成几何点1，坐标(0,0,0)K, ,0.05, !生成几何点2，坐标(0.05,0,0)K, ,0.0575,0.005, !生成几何点3，坐标(0.0575,0.005,0)K, ,0.0475,0.0125, !生成几何点4，坐标(0.0475,0.0125,0)K, ,0.025,0.00625, !生成几何点5，坐标(0.025,0.00625,0)LSTR,1,2 !连接点1和2生成直线1 LSTR,5,1 !连接点5和1生成直线2 BSPLIN,2,3,4,5,-0.025,0,0,-0.025,-0.00625,0, !采用B样条，连接点2,3,4,5生成曲线3 AL,1,2,3 !由线1,2,3围成一个面ESIZE,0.00625 !在单元划分前，定义单元的边的尺度为0.00625MSHAPE,0,2D !设置单元划分的类型为2D四边形(key=0) MSHKEY,0 !设置网格的自由划分(0)AMESH,all !对所有的面进行网格划分(无设置时，则默认为采用第1号类型单元) TYPE, 2 !设置单元类型2(空间单元) EXTOPT,ESIZE,10,0, !设置体单元扩展为10段 VEXT,all,0,0,0.25, !对所有的面进行Z方向的体(包括单元)扩展，每次扩展的Z方向增量为0.25ESEL,U,TYPE,1 !除单元类型1外，选择所有的单元(实际上就是体单元) NSEL,S,LOC,Z,0 !选择Z=0的节点D,all, , , , , ,ALL, , , , , !对所选择的节点施加全部的固定约束NSEL,ALL !选择所有的节点 FINISH !前处理结束 /SOLU !进入求解模块 ANTYPE,2 !设置模态分析(2)MODOPT,LANB,5 !设定LANB方法,提取5阶模态MXPAND,5, , ,0 !设定模态扩展数为5MODOPT,LANB,5,0,0, ,OFF !设定LANB方法,计算5阶模态SOLVE !求解FINISH !退出