ANSYS的模态分析(4)

2019-06-17 15:35

PRRSOL(反作用数据)等

GUI: Main Menu>General Postproc>List Results>solution

option

Main Menu>General Postproc>List Results>-Sorted

Listing-Sort Nodes或Sort Elems

用NSOPT和ESORT命令可在列表之前对数据进行排序。

§1.9.10其它功能

许多其它的后处理功能如将结果映象到一个路径上和载何工况(Load

case)组合等,在POST1中均可使用。详情参见<>。 关于命令ANTYPE、MODOPT、M、TOTAL、EXPASS、MXPAND、SET及PLDISP的论述参见<>。

§1.10有预应力模态分析

有预应力模态分析用于计算有预应力结构的固有频率和模态,如旋转的涡轮叶片的模态分析。除了首先要通过进行静力分析把预应力加到结构上外,有预应力模态分析的过程和常规模态分析基本上一样:

1.建模并获取打开预应力效应[PSTRES,ON]的静力分析解。静力分析中的集中质量矩阵的设置[LUMPM]必须与随后的有预应力模态分析中的集中质量矩阵设置一致。“静力学分析”中描述了如何进行静力学分析。

2.重新进入求解器并获取模态分析解,注意打开预应力效应选项(再用一次命令PRSTES,ON)。另外,在静力学分析中生成的文件Jobname.EMAT和Jobname.ESAV必须都存在。

3.扩展模态并在后处理器中观察它们。

步骤1也可以是一个瞬态分析,但应当记住在需要的时间点保存.EMAT和.ESAV文件。

§1.11 大变形预应力模态分析

可以在大变形静力学分析后进行预应力模态分析,以便计算高度变形结构的固有频率和振型。除用PSOLVE命令而不是SOLVE命令执行模态分析求解,其他过程与有预应力模态分析过程一致,参见下面列出的简单命令流。另外,必须用

UPCOORD命令修正坐标以得到正确的应力,使用 EMATWRITE 命令指定写出 File.EMAT 文件。

注意—该过程需要单元材料和上一次静力分析得到得单元载荷矢量(例如,压力、温度和加速度载荷)。如果( 利用命令 LVSCALE ) 指定,这些载荷将传递给后续的模态叠加分析。

! Initial, large deflection static analysis ! /PREP7 ... FINISH /SOLU

ANTYPE,STATIC! Static analysis NLGEOM,ON! Large deflection analysis

PSTRES,ON! Flag to calculate the prestress matrix EMATWRITE,YES! Write File.EMAT (input to PSOLVE step) ... SOLVE FINISH !

! Prestressed modal analysis ! /SOLU

ANTYPE,MODAL! Modal analysis

UPCOORD,1.0,ON! Add previous displ. to coordinates and zero

then ! the displacements

PSTRES,ON! Prestress effects on MODOPT,...! Select eigensolver

MXPAND,...! Specify number of modes to be expanded, if desired

PSOLVE,EIGxxxx! Calculates the eigenvalues and eigenvectors. ! Use EIGLANB, EIGFULL, EIGUNSYM, or EIGDAMP to ! match MODOPT command. FINISH

/SOLU!Additional solution step for expansion. EXPASS,ON

PSOLVE,EIGEXP! Expands the eigenvector solution.Required if you

! want to review mode shapes in the postprocessor. FINISH

§1.12循环对称结构的模态分析

如果结构呈现出循环对称(例如,风轮或正齿轮)特点,则可以通过仅对它的一部分建模来计算结构整体的固有频率和振型。这一被称为“循环对称结构模态分析”的特征可以节省大量人力和计算时间。另一个好处是只需建部分模型便可以观察整个结构的振型。循环对称结构模态分析只在ANSYS/Multiphysics、ANSYS/Mechanical和ANSYS/Structural中可用。

§1.12.1基本扇区

循环对称结构中用于建模的部分叫做基本扇区。正确的基本扇区应该满足这样的特点:即若在全局柱坐标空间(CSYS=1)中将其重复n次,则能生成整个模型(见图4)。

图4循环对称结构实例

§1.12.2节径

理解循环对称结构模态分析的过程,需要理解节径这个概念(这里的“节”是振动术语,而不是有限元中的节点的“节”)。“节径”这个术语源于简单的几何体,如圆盘,在某阶模态下振动时的表现。这时,大多数振型中将包含如图5所示的横穿整个圆盘表面的板外位移为零的线,通常称为节径。

图5节径的一些例子

对具有循环对称特征的复杂结构(如涡轮叶片组件),在振型中也许观察不到零位移线。因此ANSYS中关于节径的数学定义是广义的,未必和横穿结构的零位移线条数相符。

节径数是确定在以等于扇区角的周向角间隔开的点处的单一自由度(DOF)值的变化的整数。若节径数等于ND,此变化可用函数COS(ND*THETA)表示。 按上面的定义,对给定的节径数,只要满足在以扇区角隔开的点处的自由度(DOF)按COS(ND*THETA)变化,则沿周向可以存在可变数目的振动波。例如,节径=0且扇区角=60度的扇区将产生沿周向有0,6,12,?,6n个波形的模态。(在某些参考文献中,“模态”这个术语被用于替代上面定义的节径,而术语节径则代表实际可观察到的沿结构周向的波形数。)

§1.12.3标准(无应力)循环对称结构模态分析 过程

标准(无应力)循环对称结构模态分析的过程如图6所示。有无预应力,循环模态分析都是可以使用的。

注意 ─ 循环对称结构模态分析的过程中使用了两个ANSYS 预定义的宏:CYCGEN 和CYCSOL 。这两个宏都可以处理实体结构或壳单元。

图6(无应力)循环对称结构模态分析流程

1.在总体柱坐标系(CSYS=1)中定义循环结构的一个基本扇区模型。 基本扇区的跨角θ应当满足nθ=360,n是整数。基本扇区只能由有限元单元组成,不能有超单元。允许存在内部的耦合及约束方程。如果有边界条件,可以施加到基本扇区上,并利用CYCGEN,’LOAD’(第4步),或者在后面(第5步)步骤施加上。

基本扇区的定义必须有如图7所示的相匹配的低(low)角度侧面和高(high)角度侧面。匹配是指在两侧面上应有相对应的节点,且对应节点相隔的几何角度为扇区角。侧面可以是任何形状,不必是柱坐标空间中的“平面”。


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