]ansys谐响应分析7-实例

问题描述 本实例是对如下图所示的有预应力的吉他弦进行谐响应分析。 形状均匀的吉他弦直径为 d，长为l。在施加上拉伸力F1后紧绷在两个刚性支点间，用于调出C音阶的E音符。在弦的 四分之一长度处以力F2弹击此弦，要求计算弦的一阶固有频率f1，并验证仅当弹击力的频率 为弦的奇数阶固有频率时才会产生谐响应。 几何尺寸：l710mm c165mm d0.254mm 材料特性： 杨氏模量EX1.9E5 Mpa， 泊松比PRXY0.3， 密度DENS7.92E-9Tn/mm 3。 载荷为：F184N F21N 取弹击力的频率范围为从0到2000Hz，并求解频率间隔为2000/8250Hz的所有解，以 便观察在弦的前几阶固有频率处的响应，并用POST26时间历程后处理器绘制出位移响应 与频率的关系曲线。 一 选取菜单路径 Utility Menu | File | Change Jobname， 将弹出 Change Jobname (修改文件名) 对话框，如图 13.2 所示。在 Enter new jobname (输入新文件名)文本框中输入文字“CH13”， 然后单击对话框中的 ok 按钮，完成对本实例数据库文件名的修改。 选取菜单路径Main Menu | Preference， 将弹出Preference of GUI Filtering (菜单过滤参数选择) 对话框，单击 Structural(结构)选项使之被选中，以将菜单设置为与结构分析相关的选项。单 击按钮，完成分析范畴的指定。 二.定义单元类型 1选取菜单路径 Main Menu | Preprocessor | Element Type | Add/Edit/Delete，将弹出 Element Types (单元类型定义)对话框。单击对话框中的按钮，将会弹出 Library of Element Types (单元类型库)对话框 2在图13.4所示的对话框左边的滚动框中单击“Structural Link”，选择结构连接单元类 型。 接着在右边的滚动框中单击“2D Spar 1”,使其高亮度显示,选择2维弹性单元。 单击对话框 中的按钮，关闭单元类型库(Library of Element Types)对话框。 3在Element Types (单元类型定义)对话框中的已定义单元类型列表框中将会列出定义 的单元类型为：“Type 1 LINK1”。单击对话框中的按钮，关闭Element Types (单元类型定义) 对话框，完成单元类型的定义。 三定义材料性能和实常数 选取菜单路径 Main Menu | Preprocessor | Material Props | Material Models，2依次双击 Structural， Linear ，Elastic 和 Isotropic，将弹出 1 号材料的弹性模量 EX 和泊松比 PRXY 的定义对话框。在 EX 文本框中输入 1.9E5，PRXY 文本框中输入 0.3。定义材料的弹性模量 为 1.9E5Mpa，泊松比为 0.3。单击对话框中的 ok 按钮，关闭对话框。接着双击 Density， 在DENS文本框中输入7.92E-9，设定1号材料密度为7.92E-9Tn/mm 3。单击ok按钮，完成 对材料1的密度定义。 在 Define Material Model Behavior (材料模型定义)对话框中，选取路径 Material | Exit， 完成对材料模型的定义。选取菜单途径 Main Menu | Preprocessor | Real Constants，将会弹出 Real Constants (实常数定义)对话框。单击对话框中的按钮，将弹出 Element Type for Real Constants (定义实常数的单元类型)对话框。单击“Type 1 LINK1”使其高亮度显示，选择第一 类单元 LINK1。然后单击该对话框中的按钮，在对话框中的 Cross-sectional area (横截面积) 文本框中输入 5.0671E-2，定义吉他弦的横截面积为：42d5.0671E-2mm 2。其余参数保持 缺省。单击 ok 按钮，关闭 Real Constant Set Number 1,for LINK1 (为 LINK1 单元定义实常数 的) 对话框。完成单元 LINK1 实常数的定义。在 Real Constants (实常数定义)对话框的列表 框中将会出现定义的实常数 Set 1，单击 ok 按钮，关闭对话框。 四生成节点 1 创建节点 1,31 2，创建节点 1-31 并生成弦单元 五施加载荷与边界条件 1选取菜单路径 Main Menu | Solution | Define Loads | Apply | Structural | Displacement | On Nodes，将会弹出拾取对话框。在 ANSYS 图形输出窗口中单击节点 1，然后单击拾取对 话框中的按钮。 2在对话框中的DOFS to be constrained (被约束的自由度)滚动框中，在所有自由度“All DOF”上单击一次使其高亮度显示。 单击对话框中的apply按钮， 关闭Apply U, ROT on Nodes (在节点上施加位移约束)对话框，完成对节点一的约束。拾取对话框将再次弹出。 3在拾取对话框中，单击Box单选按钮，将选取方式设置为框选。 4在图形输出窗口中用选择框将节点231选中，然后单击拾取对话框中的ok按钮。 5在对话框中的 DOFS to be constrained (被约束的自由度)滚动框中，在 Y 向位移“UY”上 单击一次使其高亮度显示，然后在所有自由度“All DOF”上单击一次消除对它的选择。然后 单击 ok 按钮，关闭对话框。 6选取菜单路径 Main Menu | Solution | Define Loads | Apply | Structural | Force/Moment | On Nodes，将会弹出拾取对话框。在图形输出窗口中，单击节点 31。然后，单击拾取对话框中 的 ok 按钮。 7在对话框中的direction of force/moment (力/力矩的方向)滚动框中的“FX”上单击一次，选 定它。 8在 real part of force/moment (力/力矩大小)文本框中输入 84，定义施加载荷值为 84N。单 击对话框中的按钮，关闭对话框。 六静力分析 1单击菜单 Main Menu Main Menu | Solution | New Analysis，选择 Static 选项，然后单击 ok 2. 选取菜单路径 Main Menu | Solution | Analysis Options，在 Stress stiffness or prestress (应力 刚度或预应力)下拉框中选择 Prestress ON，打开预应力选项。点 ok 3. 选择菜单路径 Main Menu | Solution | Current LS，求解。 七模态分析 1. 选取菜单路径 Main Menu | Solution | Analysis Type | New Analysis，单击 Modal，点 ok 2. 选取 Main Menu | Solution | Analysis Type | Analysis Options，指定 Mode extraction method (模态提取方法)为 Block Lanczos (分块兰索斯法)， 并指定 No. of modes extract (提取模态的阶 数)为 6。将 Incl prestress effects (预应力效应)设置为“YES”。点 ok，再点 ok。 3去掉 2-30 节点上的约束 4.求解。 八谐响应分析 1. 选取菜单 Main Menu | Solution | Analysis Type | New Analysis，单击 Harmonic，点 ok 2. 选取菜单路径 Main Menu | Solution | Analysis Type | Analysis Options，在谐响应分析选项 对话框中，单击 Solution method (求解方法)下拉框中的“Mode Superposn”，指定求解方法为 模态叠加法。 然后， 单击 DOF printout format (自由度输出格式)下拉框中的“Amplitud+phase” 选项，将结果输出设置为按照幅值和相位的形式输出，点 ok 3在 Mode Sup Harmonic Analysis (模态叠加法谐响应分析)对话框中的 Maximum mode number (最大模态数)文本框中输入 6，点 ok 4.去掉节点 31 上的拉伸力 5.在节点 8 处施加力 选取菜单路径 Main Menu | Solution | Load Step Opts | Time/Frequenc | Freq and Substps， 在对话框中的 Harmonic freq range (谐响应频率范围)文本框中分别输入 0，2000。在 Number of substeps (子步数)文本框中输入 250。指定谐响应分析的频率范围为 02000Hz，子步数 为 250。 单击对话框中的 Stepped 单选按钮， 单击 ok 按钮， 选取菜单路径 Main Menu | Solution | Load Step Opts | Output Ctrls | Solu Printout 单击对话框中的“None”单选按钮，将 Print frequency (打印频率)设置为不打印任何子步结果。对话框中的其余选项保持缺省，单击按钮 关闭对话框。选取菜单路径 Main Menu | Solution | Load Step Opts | Output Ctrls | DB/Results File，单选按钮“Every substep” ，单击按钮 ok 6.求解 选取菜单路径Main Menu | Solution | Current LS， 将弹出/STATUS Command (求解命令状 态)输出窗口和Solve Current Load Step (求解当前载荷步)对话框。 单击Solve Current Load Step (求解当前载荷步)对话框中的按钮， 进行吉他弦的模态叠加 法谐响应分析求解。当求解完成时，ANSYS将弹出Solution is done! (求解完成提示)对话框， 单击对话框中的ok按钮，完成吉他弦的模态叠加法谐响应分析。选取菜单路径Main Menu | Finish，完成模态分析求解过程，关闭Solution菜单。 九观察实验结果 1选取菜单路径Main Menu | General Postproc | Results Summary，程序将会列出吉他弦 的所有求解的固有频率值，如图13.49所示。在文本框里列出了吉他弦的前6阶固有频率。 2. 选取菜单路径 Main Menu | General Postproc | Read Results | First Set，选取菜单路径 Main Menu | General Postproc | Plot Results ，设置后点 ok，同样方法做出其它阶的。 3. 选取菜单路径 Main Menu | TimeHist Postpro，进入时间历程后处理器(POST26)。同时， 将会弹出 Time History Variables (时间历程变量) 浏览器。 4在浏览器中，选取菜单路径 Utility Menu | File | Open Results，将会弹出 Select Results File (选择结果文件)对话框，从对话框中的可选文件列表框中选择结果文件“CH13.rfrq”，单击对 话框中的打开按钮，读入结果文件并关闭对话。 5. 在随后弹出的 Select Database File (选择数据库文件)对话框中选择数据库文件“*.db”，然 后单击按钮，关闭对话框。 6. 单击浏览器中部的“Calculator”工具条，工具条下面的 Calculator (求解器)部分对话框会隐 藏(这样可以方便读者观看 ANSYS 图形输出窗口中的图形)。 7单击浏览器工具栏最左边的添加变量按钮，依次双击对话框中结果项列表框中的 Nodal Solution | DOF Solution 选项， 然后单击打开的 Y-Component