ANSYS入门案例-梁的模态分析

问题描述：

一简支梁截面为矩形，如图1所示，几何尺寸及材料特性如下，分析其前三阶固有频率及振型。

几何参数：

材料参数如下：密度，弹性模量

图1 模型示意图

下面分别是利用菜单操作和命令流方式进行有限元分析的方法

一、GUI菜单操作如下：

第一步，清除内存准备分析

清除内存：

GUI：UtilityMenu>File>Clear& Start New

更换工作文件名：

GUI：UtilityMenu>File>Change Jobname，输入FUNDAMENTAL FREQUENCY OF BEAM

定义标题：

GUI：UtilityMenu>File>Change Title，输入FUNDAMENTAL FREQUENCY OF A SIMPLY SUPPORTED BEAM

第二步，创建有限元模型

进入前处理器：

GUI：MainMenu>Preprocessor

定义单元类型：

GUI：MainMenu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete，选择单元BEAM3

定义实常数：

GUI:MainMenu>Preprocessor>RealConstants>Add/Edit/Delete，弹出对话框，在AREA值域输入1e-4，IZZ值域输入（1e-8）/12,HEIGHT值域输入1e-2

定义材料：

GUI：MainMenu>Preprocessor>Material Props>MaterialModels，弹出对话框，在右侧窗口中连续双击选择Structural>linear>Elastic>Isotropic，弹出窗口，在值域EX处输入2e11，在值域PRXY处输入0.3

创建梁轴线：

5.1创建关键点GUI：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>In Active CS，弹出对话框，在NPT值域输入1，X,Y,Z Location in active CS依次输入0，0，0点击Apply按钮再创建关键点2，坐标为2，0，0

5.2创建梁轴线GUI：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Lines>In Active Coord，弹出对话框，依次拾取上一步创建的两个关键点

划分网格：

6.1指定轴线划分段数GUI：MainMenu>Preprocessor>Meshing>Size Cntrls>ManualSize>Lines>AllLines，弹出对话框，在NDIV值域输入12

6.2划分轴线网格GUI：MainMenu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Lines，弹出对话框，点击PickAll按钮

第三步，模态分析

1.  进入求解器

GUI：MainMenu>Solution

选择分析类型：

GUI：MainMenu>Solution-Analysis Type- New analysis，选中Modal

选择模态分析方法为子空间法法，输出3阶模态：

GUI：MainMenu>Solution>Analysis Type>AnalysisOptions，弹出对话框，[MODOPT]选择Subspace，No.of modes to be extract值域输入3，NMODENo. of modes to expand值域输入3，点击OK按钮，接下来弹出的对话框采用默认值

4.位移约束：

关键点1（固定铰支座）GUI：MainMenu>Solution>Define Loads>Apply>

Structural>Displacement>OnKeypoints，弹出对话框，拾取关键点1（最左边的关键点），设置自由度为UXUY

关键点2（可动铰支座）：拾取关键点2，设置自由度为UY

5.执行求解

GUI：MainMenu>Solution>-Solve-Current LS

第四步，执行后处理

进入后处理器：

GUI：MainMenu>Solution>General Postproc

查看结果列表：

GUI：MainMenu>General Postproc>Results Summary，弹出结果列表，如图2所示

图2查看结果列表

3.前三阶阵型图：

第一阶振型图GUI：MainMenu>General Postproc>Read Results>ByPick，弹出对话框，单击子步1，单击Read按钮；Main Menu>General Postproc>Plot Results>Deformed Shape，弹出对话框，设置KUNDItems to be plotted项为Def+underformed，点击OK按钮，绘制第一阶振型图，如图3所示

图3第一阶振型图

第二阶振型图：按照上一步同样的方法绘制第二阶振型图，如图4所示

图4第二阶振型图

第三阶振型图：按照绘制第一阶振型的方法绘制第三阶振型图，如图5所示

图5 第三阶振型图

二、命令流如下：

/clear,start

/filname,FUNDAMENTALFREQUENCY OF  BEAM

/title,FUNDAMENTALFREQUENCY OF A SIMPLY SUPPORTED BEAM

/PREP7

et,1,3

r,1,1e-4,(1e-8)/12,1e-2

mp,ex,1,2e11

mp,dens,1,7850

k,1

k,2,2

l,1,2

lesize,all,,,12

lmesh,1

fini

/solu

antype,modal

modopt,subsp,3

d,1,ux,,,,,uy

d,2,uy

allsel,all

solve

fini

/post1

set,list

set,1,1

pldisp,1

set,1,2

pldisp,1

set,1,3

pldisp,1