基于ANSYS的悬臂梁模态分析_杨笑冬

ANSYS模态分析实例!下面以一个简单的悬臂梁为例，介绍如何进行ANSYS模态分析。

首先，在ANSYS软件中创建一个新的工程，并导入悬臂梁的三维模型。

然后，选择“模态分析”模块，进行模态分析设置。

在模态分析设置中，需要设置分析类型、求解器、收敛准则等参数。

在悬臂梁的模态分析中，我们可以选择进行固有频率和振型的分析。

固有频率是结构的自由振动频率，振型是结构在不同固有频率下的形态和振动模式。

为了进行分析，需要给出悬臂梁的材料属性、几何属性和边界条件。

在模态分析中，材料属性可以通过给定材料的密度、弹性模量和泊松比来定义。

几何属性需要给定悬臂梁的截面形状和尺寸。

边界条件则是指定悬臂梁的支撑方式，例如给定支座的约束条件。

在模态分析设置完成后，就可以进行求解了。

ANSYS软件将根据给定的参数进行求解，并输出悬臂梁的固有频率和振型。

用户可以根据固有频率的大小和频率分布，判断结构是否具有较好的动力特性，并针对不足之处进行优化。

通过模态分析，我们可以了解悬臂梁的固有频率和振型，进而评估结构是否满足设计要求。

对于悬臂梁来说，固有频率越高，说明结构越刚硬，越不容易发生振动。

结构的固有频率还与其几何形状、材料特性和约束条件有关。

此外，模态分析还可以帮助设计师发现结构的共振现象，即当外力频率接近结构的固有频率时，会引起结构的剧烈振动。

共振现象会对结构的安全稳定性产生重要影响，因此在设计中需要避免共振现象，或者通过在结构中引入阻尼器等装置来削弱共振效应。

综上所述，ANSYS模态分析是一种用于了解结构动力特性的数值模拟方法。

通过模态分析，可以获取结构的固有频率和振型，并评估结构的动力性能。

在实际工程中，模态分析可以为设计师提供结构优化的依据，以满足设计要求。

基于ANSYS和实验的悬臂薄板模态分析作者：程亮亮张盼龙陈玉刚来源：《科技创新导报》2012年第28期摘要：运用ANSYS 软件对某悬臂薄板进行了模态分析，得到了悬臂薄板的前10阶固有频率和振型，确定了悬臂薄板的振动特性，模态分析提供了研究各种实际结构振动的一条有效途径，从而为以后应用过程中提供了依据。

关键词：Ansys模态分析悬臂薄板振型中图分类号：TH69 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）10（a）-0126-01悬臂薄板的固有特性，在一定程度上可以模拟和反应航空发动机叶片的固有特性。

因而，研究悬臂薄板的固有特性在航空领域具有很重大的意义。

鉴于发动机叶片的振动疲劳故障的不断出现，发动机叶片的振动问题越来越得到研究学者的关注。

叶片是航空发动机的重要零、部件之一，其工作可靠性直接影响发动机的正常运行和飞行安全。

在一般情况下，叶片属于无限寿命设计的零件，即在发动机全寿命期间，叶片不会因为到寿而损坏。

但是在航空发动机的工作过程中，叶片起着气体热能、压力能与气体动能相互转化媒介的作用。

鉴于此特殊功能的关系，叶片的承载情况十分复杂，工作条件十分恶劣。

其承受较高的离心力、气动力、振动应力、温度应力和介质等的综合作用[1]。

因此，对悬臂薄板的研究在航空领域具有重大的意义。

1悬臂薄板有限元分析在SOLID单元分析中，分别建立体模型、面模型，以便分析不同的网格划分方式对结果的影响；在SHELL单元分析中，建立面模型进行分析，利用单元不同的厚度实常数设置对悬臂薄板的厚度进行分析。

对于薄板结构，可以使用SOLID45、SOLID95、SOLID185、SOLID186等类型的单元进行建模。

SOLID45和SOLID185用于建立三维实体结构模型。

该单元由八个节点定义，每个节点有3个自由度：节点坐标系的x、y、z方向的平动。

定义好材料属性后就要对模型进行网格划分。

网格划分时网格密度要选择适中，太密影响分析模型的速度，太疏降低分析的精度[2]。

基于ANSYS有限元法的平面悬臂梁模态分析孙圣凯【摘要】结构发生共振是工程中常见的问题之一,利用有限元分析软件ANSYS可以准确计算出结构固有频率,进而有效预估其振动特性,优化结构设计.本文以平面悬臂梁为例,介绍ANSYS软件的使用方法,并进行有限元模态分析,得出较为准确的计算结果.【期刊名称】《河南科技》【年(卷),期】2019(000)004【总页数】3页(P66-68)【关键词】有限元;模态分析;ANSYS;固有振动频率【作者】孙圣凯【作者单位】华北水利水电大学机械学院,河南郑州 450000【正文语种】中文【中图分类】TH132.471 研究背景模态分析是研究结构动力特性的一种方法，一般应用在工程振动领域。

模态是指某一机械结构的固有振动特性。

对机械结构的不同模态进行分析的过程叫做模态分析。

模态分析可以作为动载荷结构设计的重要参考依据，其最终目标是识别出系统的模态参数，即模态频率、模态振型、模态质量、模态向量等，为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报乃至动力特性的优化提供参考依据。

悬臂梁是在材料力学中为了便于计算分析而得到的一个简化模型，其一端为固定支座，另一端为不受约束的自由端。

在实际生产生活中，如红绿灯架、飞机机翼、树木枝干都可视为悬臂梁结构。

悬臂梁在工作中很可能受到周期性载荷力的作用，此时若载荷频率与其固有频率相同，会产生共振，进而导致梁体出现扭转载荷和弯曲疲劳。

如飞机机翼受到强气流的振动载荷，则应事先分析其固有频率，避免产生共振现象，使机翼出现形变与疲劳破坏。

为测量悬臂梁类结构的固有频率，本文采用国际通用大型有限元分析软件ANSYS对简化悬臂梁结构进行模态分析。

利用ANSYS进行建模可以避免模型的重复搭建，极大地缩短建立和修改模型的时间［1］，该分析方法对悬臂梁结构特性分析具有重要参考意义。

2 定义悬臂梁基本参数给定的平面悬臂梁参数包括：截面尺寸b×h=0.2m×0.3m，质量密度ρ=7800kg/m3，跨度即长度L=6m，弹性模量E=2.1×1011Pa。

10.16638/ki.1671-7988.2018.13.002基于ANSYS workbench电动轻卡总成悬置系统支架结构的分析杨含笑，童芸，赵文虎，杨军锋，陈英宏（陕西汽车控股集团有限公司，陕西西安710200）摘要：文章以某款电动载货车动力总成悬置系统优化为研究对象，利用结构分析软件ANSYS workbench对两种不同布置形式悬置系统进行了结构强度、模态分析，并结合整车的NVH对动力总成悬置系统支架的模态要求，选择出合理的一套动力总成悬置方案，提升了整车的NVH性能，研究内容对工程具有实际指导意义。

关键词：动力总成悬置；结构强度；模态；NVH中图分类号：U467文献标识码：A文章编号：1671-7988(2018)13-07-03Analysis of the power assembly suspension system bracket structure forlight-trucks based on ANSYS workbenchYang Hanxiao, Tong Yun, Zhao Wenhu, Yang Junfeng, Chen Yinghong( Shaanxi Automobile Co. Ltd, Shaanxi Xi’an 710200 )Abstract: This article makes a electric vehicle power assembly suspension system optimization as the research object, using the structural analysis software ANSYS workbench analyzed the rate of structural strength, modal of two different layout forms of suspension system, and combined with NVH on vehicle power assembly suspension system requirements, to choose a power assembly suspension scheme to enhance the NVH performance of the vehicle, the research content has practical guiding significance to engineering.Keywords: power assembly suspension; structural strength; mode; NVHCLC NO.: U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2018)13-07-03引言电动载货车属于新能源汽车，作为重要的物流运输车辆，其在应对城市环境污染、能源危机方面有着巨大的优势，由于物流行业的快速发展，城市和城郊对电动轻卡的需求量日益增长。

ANSYS论文：基于ANSYS的铝合金箱型截面悬臂梁模态分析摘要通过ansys对具有复杂约束条件的铝合金箱型截面悬臂梁进行了模态分析，并将结果与高精度的实验结果进行比较分析，验证了所使用的模态分析方法的正确性及可行性，为解决相似问题提供了一种新方法和新思路。

关键词ansys；模态分析；铝合金；悬臂梁；固有频率振动问题广泛存在于航空航天、机械动力、交通运输及军事国防工业等国民经济的各个领域。

模态分析是在振动测量中求解振动物体固有频率的重要方法。

通过模态分析，可以得到振动系统比较精确的固有频率、模态振型和模态刚度，从而为进一步解决振动问题打下重要基础。

但是在解决某些复杂约束情况下的模态分析问题时，由于无法较好地模拟真实的约束情况而使得求解结果误差很大，缺乏可信度。

本文通过使用ansys对一处于复杂约束情况下的实例进行数值模拟，得到了较精确的结果，为解决相似问题提供了新的思路和方法。

1ansys必要数据准备1.1试样类型及相关数据试样是某种型号的铝合金箱型截面梁，试样一端打有两个孔洞，通过螺丝安装在试验台上，使其成为悬臂梁。

试样的安装构造及横截面尺寸如图1所示。

由米尺测得试样的长度l=441.2mm，横截面上各尺寸及壁厚m由游标卡尺测得。

通过电子秤测得试样的质量m=73.29g。

1.2数据处理由试样长度和质量可求得试样的线密度，即ρ=m/l=0.166kg/m。

计算图1中所示试样横截面对x轴的惯性矩ix的值。

试样壁厚存在不均匀性，为计算简便，设横截面上的坐标原点位于外矩形的形心，上下左右四个小矩形的惯性矩分别为i上、i下、i左、i右，由惯性矩计算公式及移轴定理，可得横截面对x轴的惯性矩ix，即：ix=i上+i下+i左+i右=2579.7mm4。

2弹性模量的测量弹性模量是分析材料力学性能的一个极为重要的固有属性。

在使用ansys对试样进行模态分析时，弹性模量e是极其重要的，故下面来测定试样的弹性模量。

2.1测量方案由于没有对应的夹具，所以无法直接在拉伸试验机上进行该铝合金试样的拉伸试验，故给出以下两种测量其弹性模量的方案。

基于ANSYS的铝合金箱型截面悬臂梁模态分析摘要通过ANSYS对具有复杂约束条件的铝合金箱型截面悬臂梁进行了模态分析，并将结果与高精度的实验结果进行比较分析，验证了所使用的模态分析方法的正确性及可行性，为解决相似问题提供了一种新方法和新思路。

关键词ANSYS；模态分析；铝合金；悬臂梁；固有频率振动问题广泛存在于航空航天、机械动力、交通运输及军事国防工业等国民经济的各个领域。

模态分析是在振动测量中求解振动物体固有频率的重要方法。

通过模态分析，可以得到振动系统比较精确的固有频率、模态振型和模态刚度，从而为进一步解决振动问题打下重要基础。

但是在解决某些复杂约束情况下的模态分析问题时，由于无法较好地模拟真实的约束情况而使得求解结果误差很大，缺乏可信度。

本文通过使用ANSYS对一处于复杂约束情况下的实例进行数值模拟，得到了较精确的结果，为解决相似问题提供了新的思路和方法。

1ANSYS必要数据准备1.1试样类型及相关数据试样是某种型号的铝合金箱型截面梁，试样一端打有两个孔洞，通过螺丝安装在试验台上，使其成为悬臂梁。

试样的安装构造及横截面尺寸如图1所示。

由米尺测得试样的长度l=441.2mm，横截面上各尺寸及壁厚m由游标卡尺测得。

通过电子秤测得试样的质量m=73.29g。

1.2数据处理由试样长度和质量可求得试样的线密度，即ρ=m/l=0.166kg/m。

计算图1中所示试样横截面对x轴的惯性矩Ix的值。

试样壁厚存在不均匀性，为计算简便，设横截面上的坐标原点位于外矩形的形心，上下左右四个小矩形的惯性矩分别为I上、I下、I左、I右，由惯性矩计算公式及移轴定理，可得横截面对x轴的惯性矩Ix，即：Ix=I上+I下+I左+I右=2579.7mm4。

2弹性模量的测量弹性模量是分析材料力学性能的一个极为重要的固有属性。

在使用ANSYS 对试样进行模态分析时，弹性模量E是极其重要的，故下面来测定试样的弹性模量。

2.1测量方案由于没有对应的夹具，所以无法直接在拉伸试验机上进行该铝合金试样的拉伸试验，故给出以下两种测量其弹性模量的方案。

基于ANS Y S的悬挂式塔的模态分析陈　健3　谢根栓(辽宁石油化工大学机械工程学院) 摘　要　运用有限元法的ANSYS软件,对于悬挂式塔的两种支承类型———简支和固支,选取有代表性的同一支承高度进行模态求解,并对两种支承的自振频率和振型进行比较。

关键词　悬挂式塔　支承　振型　模态分析　有限元0　前言 在化工、炼油、医药、食品及环境保护等工业部门,塔设备是一种重要的单元操作设备。

在动载荷(风载荷、地震载荷)作用下,塔设备各截面的变形及内力与塔的自由振动周期(或频率)及振型有关。

因此在进行塔设备的载荷计算及强度校核之前必须先计算其固有(或自振)周期[1]。

笔者就塔设备中的一种———等截面悬挂式塔,利用有限元分析软件ANSYS,对其在两种悬挂方式下悬挂在同一位置的状况进行模态分析(固有频率和振型)。

对于悬挂式塔,由于高度和质量不是很大,通常是通过几个悬挂式支座或是环支座将其安放在楼板上或水泥支柱上[2]。

有限元法是结构分析的一种数值计算方法,是矩阵方法在结构力学和弹性力学等领域的应用和发展。

有限元分析软件ANSYS是融结构、流体、电场、磁场分析于一体的大型通用软件,它能与很多CAD软件接口,实现数据的共享和交换,是现代产品设计的高级CAD之一[3]。

1　悬挂式塔的支承类型 根据支座的类型、数量与螺栓联接的紧固程度,可将悬挂式塔分为简支和固支两种[2]。

2　计算方法 对塔体进行模态分析时,首先进行单元划分,然后求解单元刚度矩阵和单元质量矩阵,坐标转换后组集单元刚度矩阵和单元质量矩阵,得到整体刚度矩阵和整体质量矩阵,由此得到塔体的振动方程:M X・・+KX=0式中　X・・———加速度向量;X———位移向量;M———质量矩阵;K———刚度矩阵。

解此式可得前P个固有频率和振型[4]。

3　计算模型 研究的悬挂式塔支承类型有两种,即简支和固支,除支承方式不同外,其外形尺寸和材质均相同。

塔体材料16MnR,内径2000mm,壁厚12mm,高20000mm,支承点距塔底选用6000mm,弹性模量为2106×1011Pa,泊松比013,密度718×103kg/m3。