7-Workbench-DS模态分析教程汇总

Workbench -Mechanical Introduction第五章模态分析简介Training Manual •在这一章中，将介绍模态分析。

进行模态分析类似线性静力分析。

–假设用户已学习了第4章线性静力结构分析部分。

•本章内容:–模态分析步骤–有预应力的模态分析步骤•本节所述的功能，一般适用于ANSYS DesignSpace Entra及以上版本的许可。

Training Manual模态系统分析基础•对于模态分析，振动频率ωi 和模态φi 是根据下面的方程计算的出的：2•假设:[][](){}0=−iiM K φω–[K] 和[M] 不变:•假设材料特性为线弹性的•利用小位移理论，并且不包括非线性的•不存在[C] ,因此无阻尼•无{F} , 因此无激振力•结构可以强迫振动也可以不强迫振动–模态{φ} 是相对值，不是绝对值A.模态系统分析步骤Training Manual •模态分析与线性静态分析的过程非常相似，因此不对所有的步骤做详细介绍。

用蓝色斜体字的步骤是针对模态分析的。

–附加几何模型–设置材料属性–定义接触区域(如果有的话)–定义网格控制(可选择)–定义分析类型–加支撑(如果有的话)–求解频率测试结果–设置频率测试选项–求解–查看结果…几何体和质点Training Manual •模态分析支持各种几何体：实体, 表面体和线体–,•可以使用质量点:•质点在模态分析中只有质量（无硬度）。

质点在模态分析中只有质量（无硬度）•质量点的存在会降低结构自由振动的频率。

•材料属性: 杨氏模量,泊松比, 和密度是必需的。

密度是必需的Training Manual。

1、ANSYS Workbench基本分析过程1）几何建模技术2）网格划分与有限元建模技术3）施加载荷与求解过程4）结果后处理技术2、PRO/E导入DS的两种方法1）从ANSYS Workbench中进入打开Workbench→simulation→在geometry的下拉菜单下找到文件→ok2）从PRO/E中系统中直接进入在PRO/E中打开要分析的模型→点击ANSYS按钮→下拉菜单中找到Workbench进入→new simulation→ok3、鼠标的控制方法左键用来选中实体，或对实体进行显示操作左键的功能由 Graphics工具条进行控制，用户可以选一项 (点、线、面、体) 或对视角进行控制 (转动、平动、放大或缩小)选取模式可以为框选或点选在单选模式下，点中拖拉左键可以多选用ctrl 键加左键可以在单选模式下多选或反选在框选模式下，从左到右拖拉，可选中框内实体在框选模式下，从右到左拖拉，可选中框内实体，并同时选中与框搭接的实体在选取模式下，中键转换视角点击中键拖拉鼠标，可以转动模型Shift加中键可以平移模型中键滚轮可以对模型进行缩放(这种情况下，用户不用总在图形窗口和模式转换工具条之间进行切换)在图形窗口中点击右键一下，会出现常用菜单点右键，同时拖动可以对关注的区域进行放大点击右键一次，选择“ fit”可以使图形大小适合窗口显示4、结构树为模型、材料、载荷和分析结果提供了一种很好的组织方式5、结构树中每一个分支都有一个按钮和图标，下面是对一些图标的解释:▪说明分支全部被定义▪说明还有没有输入的数据▪说明需要求解▪说明还存在问题▪“X”说明被抑制（不能被求解）▪说明体或零件被隐藏▪说明当前项待求解▪说明映射网格划分失败以上前三项是重点6、各个区域颜色表示的意思白色区域: 显示当前输入的数据在白色文本区域内的数据可以通过点击改变，有些数据的输入要求用户在屏幕上选取实体模型，然后点击“Apply”,还有的数据需要通过键盘或从下拉菜单中选取。

Workbench -Mechanical Introduction第五章模态分析简介Training Manual •在这一章中，将介绍模态分析。

进行模态分析类似线性静力分析。

–假设用户已学习了第4章线性静力结构分析部分。

•本章内容:–模态分析步骤–有预应力的模态分析步骤•本节所述的功能，一般适用于ANSYS DesignSpace Entra及以上版本的许可。

Training Manual模态系统分析基础•对于模态分析，振动频率ωi 和模态φi 是根据下面的方程计算的出的：2•假设:[][](){}0=−iiM K φω–[K] 和[M] 不变:•假设材料特性为线弹性的•利用小位移理论，并且不包括非线性的•不存在[C] ,因此无阻尼•无{F} , 因此无激振力•结构可以强迫振动也可以不强迫振动–模态{φ} 是相对值，不是绝对值A.模态系统分析步骤Training Manual •模态分析与线性静态分析的过程非常相似，因此不对所有的步骤做详细介绍。

用蓝色斜体字的步骤是针对模态分析的。

–附加几何模型–设置材料属性–定义接触区域(如果有的话)–定义网格控制(可选择)–定义分析类型–加支撑(如果有的话)–求解频率测试结果–设置频率测试选项–求解–查看结果…几何体和质点Training Manual •模态分析支持各种几何体：实体, 表面体和线体–,•可以使用质量点:•质点在模态分析中只有质量（无硬度）。

质点在模态分析中只有质量（无硬度）•质量点的存在会降低结构自由振动的频率。

•材料属性: 杨氏模量,泊松比, 和密度是必需的。

密度是必需的Training Manual… 分析类型Training Manual •从Workbench的工具栏中选择“Modal”指定模型的分析类型。

•在Analysis Settings中:–提取的模态阶数：1到200（默认的是6）。

–指定频率变化的范围（默认的是0到1e+08Hz）。

前面的内容属于线性问题，其符合虎克定律（Hooke），满足公式：F=kx。

其中，k表示刚度矩阵常量，力与位移呈线性关系。

实际工程中多数结构的力与位移是呈非线性关系的，出现非线性行为，即载荷能够引起结构刚度的显著改变。

引起结构刚度变化的原因有：应变超出弹性极限，即产生塑性变形；大挠度，如钓鱼竿受力变形的过程；接触，物体之间的接触变形。

本章所要学习的内容包括：¾了解结构非线性基础¾熟悉ANSYS Workbench软件大变形分析的步骤¾了解结构非线性分析的应用场合¾理解非线性分析的计算结果¾了解非线性分析与其他分析的不同之处7.1 结构非线性分析基础7.1.1 引起非线性的原因结构在承受大变形时，几何形状发生变化会导致结构的非线性变化，如悬臂杆一端受力使杆发生弯曲，力臂明显减少，从而使得杆端的刚度不断增大，这是大挠度引起的非线性响应。

此外，钓鱼竿也是常见的几何非线性，如图7-1所示。

几何非线性主要有大应变、大挠度、应力刚化引起的非线性响应。

非线性应力-应变关系是典型的材料非线性。

影响材料应力-应变关系的因素有加载历史、环境问题、加载的时间总量等。

材料非线性如图7-2所示。

图7-1 钓鱼竿大变形图7-2 材料非线性接触是一种很普遍的非线性行为，是状态变化非线性类型中一个特殊且很重要的部分。

当两个接触物体相互接触或者分离时会发生刚度的突然变化，此时也会出现非线性。

在非线性静力分析中，刚度矩阵[K ]依赖于位移矩阵[x ]：[k(x)](x)={F}. 式中，力与位移的关系是非线性的，同样可参考图7-2。

Contact （接触类型） Iterations （迭代次数） Normal Behavior （法向分离） Tangential Behavior （切向滑移） Bonded （绑定） 1 Closed （无间隙） Closed （不能滑移） No Separation （不分离） 1 Closed （无间隙） Open （允许滑移） Frictionless （光滑） Multiple （多次） Open（允许有间隙） Open （允许滑移） Rough （粗糙） Multiple （多次） Open（允许有间隙） Closed （不能滑移） Frictional （摩擦）Multiple （多次）Open（允许有间隙）Open （允许滑移）其中，Bonded 和No Separate 两种接触是最基础的线性行为，故仅需要迭代一次，所以计算速度非常快。

CAE培训课件六（ansys workbench DS模块）东光集团ANSYS WORKBENCH DS模块培训第一章 Design Simulation基础 1.1. 运行Design Simulation 进入DS 有两种方法:(1)从ANSYS Workbench中进入…(2)或者直接从CAD系统中进入1.Design Simulation 界面用户界面是由下面几个部分组成:2.GUI –Workbench 标签1东光集团ANSYS WORKBENCH DS模块培训Workbench 标签允许用户在DS和Workbench项目页面及别的模块之间在同一个环境下切换3.GUI –菜单菜单给出了DS 中的很多功能，对每一项都进行介绍将显的太冗长，下面只介绍常用的几个菜单项:–“File > Save”用来保存DS数据库文件:.dsdb–“File > Clean”用来删除数据库中的网格或结果–“Edit > Select All”用来选取窗口中当前的所有实体–“Units”用来改变单位–“Tools > Control Panel”用来定制或设置选项–“Help > Help Topics”用来激活在线文档4.GUI –工具条共有四个系列的工具条，给用户提供了快速进入的功能(这些功能在菜单中都能找到)。

2东光集团ANSYS WORKBENCH DS模块培训工具条可以被拖到DS 窗口的任意位置Context”工具条(后面会介绍)会随着结构树中激活分支的不同而改变当光标移到工具条上的按钮上时，提示会出现一个“Unit Conversion”也可以使用(图上未显示)标准的工具条如下所示:“Graphics”工具条会经常地用到:鼠标左键可以是“选取”模式或“图形控制”模式，上面工具条按钮的图案画出了拾取或“图形控制”时鼠标左键的动作。

CAD模型的选取可以是单个选取，也可以是框选，这取决于“选取模式”按钮5.GUI –结构树结构树为模型、材料、载荷和分析结果提供了一种很好的组织方式结构树和一些CAD系统中的树很相似，但除了几何模型的信息，这棵“树”还包含了和分析相关的一些项“Model”分支包含了和分析有关的输入数据，“Engineer data”分支包含了常用材料属性和对流数据“Model”分支包括的四个部分是“Geometry,” “Contact”, “Mesh,”和“Environment.”“Environment”分支下又有两个分支:载荷和“solution”分支，其中包3东光集团ANSYS WORKBENCH DS模块培训含了后处理的结果别的分支尽管这里没有提到，也是可以使用的结构树中每一个分支都有一个按钮和图标，下面是对一些图标的解释:–说明分支全部被定义–说明还有没有输入的数据–说明需要求解–说明还存在问题–“X”说明被抑制(不能被求解)–说明体或零件被隐藏–说明当前项待求解–说明映射网格划分失败用户应该对这些图标很熟悉，那么他将会很容易地判断模型是否可以进行正确地求解了6. GUI –Details ViewDetails View 提供了输入数据的列表，会根据选取分支的不同自动改变1.白色区域: 显示当前输入的数据•在白色文本区域内的数据可以通过点击改变•有些数据的输入要求用户在屏幕上选取实体模型，然后点击“Apply”,还有的数据需要通过键盘或从下拉菜单中选取2.灰色区域: 显示信息数据4东光集团ANSYS WORKBENCH DS模块培训•这个区域的数据不能被编辑，显示的是结果数据，如最大应力或网格划分产生的节点数3.黄色区域: 未完成的信息输入•黄色区域的数据信息不完整，用户需要输入完整的数据信息才能求解7. GUI –图形窗口图形界面显示的是几何形状和结果，它还可以显示工作表，HTML报告及打印预览选项5东光集团ANSYS WORKBENCH DS模块培训8. GUI –Simulation WizardSimulation Wizard 是一个可选的功能项，它可以提醒用户完成一个求解步骤，很有用。

一．.简介：Workbench有限元分析流程二．WB静力分析（一）pro/E三维模型及简化(a)原模型（b）简化后（二）三维模型导入workbench中①点击workbench图标进入WB界面。

②在Analysis Systerms栏中用选中Static Structural(ANSYS)，拖拽到Geometry上，再松开左键。

③双击Geometry图标进入几何建模模块，右键点击Attach1，将导入的三维模型转化为有限元模型。

在Geometry模块可以对三维几何体进行④关闭Geometry模块，双击Engineering Data设置材料属性。

⑤返回上一级界面，双击Model，进入到Mechanical界面下，进行以下几步操作。

a指定材料：单击Geometry→模型名称（此处为gongzuotai）→Material→Assignment →Gray Cast Ironb划分网格：单击Mesh→Mesh Control→Sizing→Scope→Geometry（选中工作台）→Definition→Element Size(设为20) →updatec添加约束：单击Static Structural→supports→Fixed supports→Scope→Geometry(选中四个滑块安装位置) →Applyd添加重力：单击Inertial→Standard Earth Gravity→Direction（选择方向）→Applye添加外载荷：（1）设定载荷作用区域：进入DM模块，New plane→Type→From Face→Base Face （选择面）→Apply→Generate；点击Skching→Circle（画一个圆）；点击Dimensions→General为此圆添加尺寸约束；点击Diameter设置此圆直径；点击Modeling→sketch→Extrude→Operation→Imprint Faces→Direction→Normal→Generate（2）添加载荷：进入Mechanical模块，单击File→Refresh All Data→Static Structural →Loads→Force→Geometry（选中刚才画的圆）→Magnitude（设定载荷大小）→Direction （设置载荷方向）f求解：单击Solveg观察结果：单击solution→Stress→Equivalent Stress（等效应力）；单击Deformation→Total（总变形）；单击Strain→Equivalent（等效应变）。

Workbench -Mechanical Introduction第五章模态分析简介Training Manual •在这一章中，将介绍模态分析。

进行模态分析类似线性静力分析。

–假设用户已学习了第4章线性静力结构分析部分。

•本章内容:–模态分析步骤–有预应力的模态分析步骤•本节所述的功能，一般适用于ANSYS DesignSpace Entra及以上版本的许可。

Training Manual模态系统分析基础•对于模态分析，振动频率ωi 和模态φi 是根据下面的方程计算的出的：2•假设:[][](){}0=−iiM K φω–[K] 和[M] 不变:•假设材料特性为线弹性的•利用小位移理论，并且不包括非线性的•不存在[C] ,因此无阻尼•无{F} , 因此无激振力•结构可以强迫振动也可以不强迫振动–模态{φ} 是相对值，不是绝对值A.模态系统分析步骤Training Manual •模态分析与线性静态分析的过程非常相似，因此不对所有的步骤做详细介绍。

用蓝色斜体字的步骤是针对模态分析的。

–附加几何模型–设置材料属性–定义接触区域(如果有的话)–定义网格控制(可选择)–定义分析类型–加支撑(如果有的话)–求解频率测试结果–设置频率测试选项–求解–查看结果…几何体和质点Training Manual •模态分析支持各种几何体：实体, 表面体和线体–,•可以使用质量点:•质点在模态分析中只有质量（无硬度）。

质点在模态分析中只有质量（无硬度）•质量点的存在会降低结构自由振动的频率。

•材料属性: 杨氏模量,泊松比, 和密度是必需的。

密度是必需的Training Manual… 分析类型Training Manual •从Workbench的工具栏中选择“Modal”指定模型的分析类型。

•在Analysis Settings中:–提取的模态阶数：1到200（默认的是6）。

–指定频率变化的范围（默认的是0到1e+08Hz）。

ANSYS Workbench 作业题目：预应力模态分析机械工程学院姓名：林静学号：1308020305指导教师：赵知辛Workbench 预应力模态分析哑铃静止在面时，受重力作用，利用作用在杆中部的拉力替代重力，对哑铃进行预应力模态分析1.选择分析模块在Custom system 选择Pre-Stress Modal，双击出现右下界面2.双击Engineering Data添加材料，选择铝合金3.导入事先画好的几何模型右键单击Geometry ,出现Import Geometry,选择几何模型4.双击Model，启动Mechanical 程序单击Geometry 下的哑铃，在Assignment中添加材料打开后界面如下：6 .划分网格光标置于Mesh上，在Relevance Center中选择Medium,双击Mesh，开始划分网格网格划分结果如下：7.在Static Structural 中添加约束和预应力光标置于Static Structural上，在菜单栏Support设定约束和在Loads中加载预应力，如下所示：7.此时树形结构modal中会有pre-stress ，来自于static structural （即上述结构中所加载的）8.预应力求解光标置于Static Structural下的Solution上，在菜单栏的Stress和Deformation中添加求解Equivalent Stress和Total Deformation，单击菜单栏中Solve,进行求解，结果如下：9.模态求解光标置于Modal下的Solution上，右键单击，选中solve,进行求解,界面如下：9.求解后在Graph中右键单击选择Select All,再次单击右键C reate Modal Shape Results ，在树形结构后下会出现Solution Information11.右键单击Modal下的Solution，选择Evaluate All Results,求解界面如下：12.查看各项模态分析结果逐个单击各项Total Deformation,显示各项模态图，如下（1）一阶模态（2）二阶模态（3）三阶模态（4）四阶模态（5）五阶模态(6)六阶模态。

Workbench -Mechanical Introduction第五章模态分析简介Training Manual •在这一章中，将介绍模态分析。

进行模态分析类似线性静力分析。

–假设用户已学习了第4章线性静力结构分析部分。

•本章内容:–模态分析步骤–有预应力的模态分析步骤•本节所述的功能，一般适用于ANSYS DesignSpace Entra及以上版本的许可。

Training Manual模态系统分析基础•对于模态分析，振动频率ωi 和模态φi 是根据下面的方程计算的出的：2•假设:[][](){}0=−iiM K φω–[K] 和[M] 不变:•假设材料特性为线弹性的•利用小位移理论，并且不包括非线性的•不存在[C] ,因此无阻尼•无{F} , 因此无激振力•结构可以强迫振动也可以不强迫振动–模态{φ} 是相对值，不是绝对值A.模态系统分析步骤Training Manual •模态分析与线性静态分析的过程非常相似，因此不对所有的步骤做详细介绍。

用蓝色斜体字的步骤是针对模态分析的。

–附加几何模型–设置材料属性–定义接触区域(如果有的话)–定义网格控制(可选择)–定义分析类型–加支撑(如果有的话)–求解频率测试结果–设置频率测试选项–求解–查看结果…几何体和质点Training Manual •模态分析支持各种几何体：实体, 表面体和线体–,•可以使用质量点:•质点在模态分析中只有质量（无硬度）。

质点在模态分析中只有质量（无硬度）•质量点的存在会降低结构自由振动的频率。

•材料属性: 杨氏模量,泊松比, 和密度是必需的。

密度是必需的Training Manual… 分析类型Training Manual •从Workbench的工具栏中选择“Modal”指定模型的分析类型。

•在Analysis Settings中:–提取的模态阶数：1到200（默认的是6）。

–指定频率变化的范围（默认的是0到1e+08Hz）。

W o r k b e n c h预应力模态分析(总17页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--ANSYS Workbench 作业题目：预应力模态分析机械工程学院姓名：林静学号：05指导教师：赵知辛Workbench 预应力模态分析哑铃静止在面时，受重力作用，利用作用在杆中部的拉力替代重力，对哑铃进行预应力模态分析1.选择分析模块在Custom system 选择 Pre-Stress Modal，双击出现右下界面2.双击Engineering Data添加材料，选择铝合金3.导入事先画好的几何模型右键单击Geometry ,出现Import Geometry,选择几何模型4.双击Model，启动Mechanical 程序单击Geometry 下的哑铃，在Assignment中添加材料打开后界面如下：6 .划分网格光标置于Mesh上，在Relevance Center中选择Medium,双击Mesh，开始划分网格网格划分结果如下：7.在Static Structural 中添加约束和预应力光标置于Static Structural上，在菜单栏Support设定约束和在Loads中加载预应力，如下所示：7.此时树形结构modal中会有pre-stress ，来自于static structural （即上述结构中所加载的）8.预应力求解光标置于Static Structural下的Solution上，在菜单栏的Stress和Deformation 中添加求解Equivalent Stress和Total Deformation，单击菜单栏中Solve,进行求解，结果如下：9.模态求解光标置于Modal下的Solution上，右键单击，选中solve,进行求解,界面如下：9.求解后在Graph中右键单击选择Select All,再次单击右键Create Modal Shape Results ，在树形结构后下会出现Solution Information11.右键单击Modal下的Solution，选择Evaluate All Results,求解界面如下：12.查看各项模态分析结果逐个单击各项Total Deformation,显示各项模态图，如下（1）一阶模态（2）二阶模态（3）三阶模态（4）四阶模态（5）五阶模态(6)六阶模态。