Workbench含预应力模态分析

模态分析是研究结构动力特性一种方法，一般应用在工程振动领域。其中，模态是指机械结构的固有振动特性，每一个模态都有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。分析这些模态参数的过程称为模态分析。本次通过一个底座对含预应力模态分析的流程进行介绍。

01

有限元仿真流程

1-1 前处理

1-1-1 几何模型构建

1-1-2 材料定义

1-1-3 有限元系统模型构建

1-2.求解

1-2-1 加载条件/边界条件

1-2-2 求解设置

1-2-3 大变形开关

1-3 后处理

1-3-1 查看结果

1-3-2 评估结果

1-3-3 修正结果

02

前处理

2.1几何模型的构建

打开ANSYS Workbench 2020 R2界面，创建含预应力的模态分析（Pre-Stress Model）工程项目。双击【Geometry】单元进入Design Modeler界面，导入如图1所示的底座模型，并且将其进行共节点。

图1模型导入

2.2材料的定义

材料采用默认的结构钢，不需要重新进行定义。

2.3构建有限元系统模型

构建有限元系统模型主要包括7要素，如图2所示。

图2 七要素

具体流程及操作步骤如图3所示。

图3 操作流程

2.3.1判断刚柔性：均采用默认的柔性体。

2.3.2删除已有接触。

2.3.3第一次网格划分如图4所示。

图4 第一次网格划分

2.3.4材料赋予：采用默认结构钢。

2.3.5连接关系设定：均通过共节点连接，不需要设定其他的连接关系。

2.3.6最终网格划分如图5所示。

图5 最终网格划分

03

求解

3.1设定边界条件

固定底座的下面四个面，同时在上表面施加一个-10000N的力，如图6所示。

图6 设定边界条件

3.2求解设置

设置模态计算的阶数为20阶，其他保持默认不变，如图7所示。

图7 求解设定

3.3大变形开关

打开大变形开关。

04

后处理

4.1 变形结果

其第一阶模态、第七阶模态、第十五阶模态和第二十阶模态分别如图8、图9、图10、图11所示。

图8 第一阶模态

图9 第七阶模态

图10 第十五阶模态

图11 第二十阶模态

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