机翼模型的振动模态分析.doc

机翼模型的振动模态分析孙震2011年4月12日一个简化的飞机机翼模型如图所示，该机翼沿延翼方向为等厚度。有关的几何尺寸见下图， 机翼材料的常数为：弹性模量E=0.26GPa，泊松比m=0.3，密度r =886 kg/m。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 OK ANSYS Main Menu：Preprocessor Modeling Create Lines Lines Straight Line 依次选择关键点1, 2, 5, 1 OK ANSYS 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 OK ANSYS 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 OK ANSYS 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 OK ANSYS Main Menu：Solution Analysis Type Analysis Options 点击 Block Lanczos No. of modes to extract: 5 No. of modes to expand: 5 OK OK ANSYS 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(各阶模态的频率见下表)。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 Close ANSYS Main Menu：General Postproc Read Results Next Set ANSYS Utility Menu：Plot Ctrls Animate Mode Shape OK(各阶模态见下图)。(11) 退出系统ANSYS Utility Menu：File