Geometry，在Toolbox→Custom Systems中，选中Pre-Stress Modal，建立含有预应力的模态分析项目B：Static Structural和C：Modal。
2）导入PRO/E模型，建立数据联系。在项目A: Geometry中导入PRO/E所建立的链索模型，并将项目A: Geometry拖动到项目B3中，实现模型数据的共享，如图13所示：
图13 链索模型的导入与关联
3）进行静力分析。
?设置材料
在项目B的Engineering Data中右击选择Engineering Data Source进入ANSYS Workbench 14.0材料库，选择材料为Structural Steel，在Properties中设置材料的主要属性，密度Density为7850kg/m3，杨氏模量Young’s Modulus为2E+11Pa，泊松比Poisson’s Ratio为0.3。进入Mechanical界面左侧Outlines（分析树）中的model，在Detail of model中选择刚才选择的材料Structural Steel，至此，完成材料的选择。
?划分网格
进入B4: Modal采取自由网格划分的方法进行网格划分，Element Size选为Default, 为了加快网格划分的速度，缩减计算机运行的时间，在确保精度的情况下将Relevance Center选为Coarse，以粗糙方式划分网格，并对链环与链环间的接触部分进行局部的网格细化，以保证分析结果。
?设置载荷、约束和边界条件，求解
为了在模态分析中含有预应力效应，需在静力分析中施加相应的预应力载荷，并作求解，以便将求解结果用于模态分析中。在链索模型的一端施加固定约束fixed,在另一端施加水平方向的预拉力，大小为1000N，方向为-X direction，再给模型施加重力来解算
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其受力变形情况。由于重力属于惯性载荷，而惯性载荷（Inertial）是通过施加加速度来实现的，于是可以通过施加重力加速度Standard Earth Gravity来定义加速度的方向和大小，按照所建立的模型，设置加速度大小为默认值，为9.8066m/s2(ramped)，方向为-Y Direction，用ANSYS Workbench14.0默认的求解器进行求解（如图14所示）。
图14 静力分析求解
结果：变形由固定端A到添加预应力端B逐渐增大，应力应变在链环间接触处明显增大，ANSYS Workbench 14.0会自动将结果写入文件，自动应用到模态分析中。
4）进行预应力的模态分析
利用上述静力分析的结果，进行模态分析，以提取模型的固有频率和振型。在Outlines （分析树）中的Modal（C5）选项右击，选择Solve命令进行模态求解，如下图15所示：
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图15 链索模型的模态求解
5）后处理，提取模态固有频率和振型。
在Solution工具栏中选择Deformation(变形)→Total，此时在分析树中会出现Total Deformation选项。在分析树中的Solution右击，选择Equivalent All Results命令，求解出第一阶模态的固有频率和振型。ANSYS Workbench 14.0模态分析中默认设置为求解模型的前6阶固有频率和振型，以反映系统的动力特性。故按照上述操作，分别提取出前6阶段模态的固有频率和振型。前六阶的振型如下图16~图21所示：
图16 一阶预应力振型 图17 二阶预应力振型
图18 三阶预应力振型 图19 四阶预应力振型
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图20 五阶预应力振型 图21 六阶预应力振型
模态分析提取的链索模型固有频率如下表3所示：
表3 预拉力模态固有频率
Mode Frequency（Hz）
在没有添加预应力的情况下，对所建立的链索模型进行模态分析，就不必要选择Custom Systems→Pre-Stress Modal选项，可以直接进入Analysis Systems中的Modal模态分析模块进行常规的模态分析，得出的固有频率如下表4所示：
表4 无预应力下模态的固有频率
Mode Frequency (Hz)
下面将预应力模态和无预应力模态的固有频率值作在同一图上，方便对比分析，如图22所示：
1 10.560
2 11.212
3 35.630
4 40.210
5 60.985
6 65.560
1 13.549
2 14.226
3 39.983
4 42.301
5 67.923
6 70.590
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图22 预应力模态与无预应力模态频率对比
6）分析与结论
?在图16~图21有预应力的模态分析的前六阶振型分析得出：第一阶预应力振型和第二阶预应力振型没有明显的变化，且由表3可以看出，第一阶预应力振型对应的固有频率为13.549Hz，第二阶预应力振型对应的固有频率为14.226Hz，两者频率值相近，且当外界的扰动使得链索系统接近第一、二阶预应力振型的固有频率值时，系统不会发生大变形振动，第三阶预应力振型与前两阶预应力振型相比有明显的改变，从图18可以看出链索模型有明显的弯曲变形，弯曲的方向是Y Direction,出现在所建链索模型的中间位置，且从频率值来看，第三阶预应力模态的固有频率值为39.983Hz，明显比第二阶预应力模态的固有频率值14.226Hz要高，说明系统受到较大的频率激励时，才会发生明显的振动。图19~图21第四阶到第六阶预应力振型的振动幅度逐渐加大，说明从第三阶模态开始，频率值增大，会导致链索系统的振动幅度显著增大，但其固有频率值增加不大，这从现实看来，只要达到第三阶模态的频率值，以后只要频率稍有增加，链索系统的振动便会加大。
?对比预应力模态的固有频率和无预应力模态的固有频率值，由图22可以看出，受到预拉应力下的模态固有频率值比无预应力下的模态固有频率值要略大，而分析其振型可以看出两者的振型类似的，这说明了各种载荷作用下链索系统模型的振型相似性较大，但是在受到预拉应力的作用下，链索系统模型由于被拉紧，出现一定程度的刚化，频率会有所升高。
3.3 链索的振动特性和张紧力分析 3.3.1 瞬态动力学分析简介
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