ansys谐响应分析

导读: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,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,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,以将菜单设置为与结构分析相关的选项,完成分析范畴的指定,六.静力分析,七.模态分析,八.谐响应分析,在谐响应分析选项对话框中,3.在ModeSupHarmonicAnalysis

ansys谐响应分析

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:l=710mm c=165mm d=0.254mm

材料特性:杨氏模量EX=1.9E5 Mpa,泊松比PRXY=0.3,密度DENS=7.92E-9Tn/mm。 载荷为:F1=84N F2=1N

取弹击力的频率范围为从0到2000Hz,并求解频率间隔为2000/8=250Hz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。

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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。单击ok按钮,完成

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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:42dπ=5.0671E-2mm。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

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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2~31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 Superpos’n”,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0~2000Hz,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。

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