ANSYS分析实例详解

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在工程设计和分析领域，有限元分析是一种常用的数值模拟方法，它可以有效地预测结构在受力作用下的变形和应力分布。

而ANSYS作为目前应用最为广泛的有限元分析软件之一，具有强大的建模和仿真功能，被广泛用于航空航天、汽车、船舶、建筑等领域。

本文将通过一个实际案例，介绍如何使用ANSYS进行有限元分析。

案例背景：某工程结构在实际使用过程中出现了裂纹现象，为了找出裂纹的成因并进行有效的修复措施，我们决定利用ANSYS进行有限元分析。

首先，我们需要建立结构的有限元模型，然后施加相应的载荷和边界条件，最终得出结构的应力分布和变形情况，从而找出裂纹的位置和原因。

建立有限元模型：首先，我们需要将结构进行几何建模，并进行网格划分，将结构划分为有限元单元。

在建立模型的过程中，需要考虑到结构的几何形状、材料属性以及实际工况下的载荷和边界条件。

在ANSYS中，可以通过几何建模模块进行结构建模，然后选择合适的单元类型和网格划分方法，对结构进行离散化处理。

施加载荷和边界条件：在建立完有限元模型之后，我们需要定义结构的加载情况，包括静载荷、动载荷、温度载荷等。

同时，还需要定义结构的边界条件，如约束条件、支撑条件等。

这些载荷和边界条件的设置需要符合实际工况，并且需要考虑到结构的非线性、材料的非均质性等因素。

进行仿真分析：一切准备就绪后，我们可以进行仿真分析，通过ANSYS求解器对结构进行有限元分析。

在仿真分析过程中，ANSYS会根据定义的载荷和边界条件，对结构进行求解，并得出结构的应力分布、位移和变形情况。

通过对仿真结果的分析，可以找出结构中的弱点和故障部位，为后续的修复工作提供参考依据。

结果分析与修复措施：最后，我们需要对仿真结果进行深入分析，找出裂纹的具体位置和成因。

根据分析结果，可以制定针对性的修复措施，如增加加强筋、更换材料、改变结构设计等。

通过对仿真结果的分析，可以有效地指导后续的结构修复工作，并提高结构的安全性和可靠性。

ANSYS模态分析教程及实例讲解解析ANSYS是一个广泛应用于工程领域的有限元分析软件，可以用于各种结构的模态分析，包括机械结构、建筑结构、航空航天结构等。

模态分析是通过计算结构的固有频率和振动模态，用于评估结构的动力特性和振动响应。

以下是一个ANSYS模态分析的教程及实例讲解解析。

一、教程：ANSYS模态分析步骤步骤1：建立模型首先，需要使用设计软件绘制或导入一个几何模型。

然后，在ANSYS中选择适当的单元类型和材料属性，并创建适当的网格。

确保模型的几何形状和尺寸准确无误。

步骤2：约束条件在进行模态分析之前，需要定义适当的约束条件。

这些条件包括固定支持的边界条件、约束点的约束类型、约束方向等。

约束条件的选择应该与实际情况相符。

步骤3：施加载荷根据实际情况，在模型上施加适当的载荷。

这些载荷可以是静态载荷、动态载荷或谐振载荷，具体取决于所要分析的问题。

步骤4：设置分析类型在ANSYS中，可以选择多种不同的分析类型，包括静态分析、模态分析、动态响应分析等。

在进行模态分析时，需要选择模态分析类型，并设置相应的参数。

步骤5：运行分析设置好分析类型和参数后，可以运行分析。

ANSYS将计算结构的固有频率和振动模态。

运行时间取决于模型的大小和复杂性。

步骤6：结果分析完成分析后，可以查看和分析计算结果。

ANSYS将生成包括固有频率、振动模态形态、振动模态形状等在内的结果信息。

可以使用不同的后处理技术，如模态形态分析、频谱分析等，对结果进行更详细的分析。

二、实例讲解：ANSYS模态分析以下是一个机械结构的ANSYS模态分析的实例讲解：实例：机械结构的模态分析1.建立模型：使用设计软件绘制机械结构模型，并导入ANSYS。

2.约束条件：根据实际情况，将结构的一些部分设置为固定支持的边界条件。

3.施加载荷：根据实际应用，施加恰当的静态载荷。

4.设置分析类型：在ANSYS中选择模态分析类型，并设置相应的参数，如求解方法、迭代次数等。

ANSYS经典案例分析ANSYS（Analysis System）是世界上应用广泛的有限元分析软件之一、它在数值仿真领域拥有广泛的应用，可以解决多种工程问题，包括结构力学、流体动力学、电磁学、热传导等。

本文将分析ANSYS的经典案例，并介绍其在不同领域的应用。

一、结构力学领域1.案例一：汽车碰撞分析汽车碰撞是一个重要的安全问题，对车辆和乘客都有很大的影响。

利用ANSYS进行碰撞分析可以模拟不同类型车辆的碰撞过程，并预测车辆结构的变形情况以及乘客的安全性能。

通过这些分析结果，可以指导汽车制造商改进车辆结构，提高车辆的碰撞安全性能。

2.案例二：建筑结构分析建筑结构的合理性和稳定性对于保证建筑物的安全和耐久性至关重要。

ANSYS可以对建筑结构进行强度和刚度的分析，评估结构的稳定性和安全性能。

例如，可以通过ANSYS分析大楼的地震响应，预测结构的位移和变形情况，以及评估建筑物在地震中的安全性。

二、流体动力学领域1.案例一：空气动力学分析空气动力学分析对于飞行器设计和改进具有重要意义。

利用ANSYS可以模拟飞机在不同速度下的气动性能，预测飞机的升阻比、空气动力学力矩等参数。

通过这些分析结果，可以优化飞机的设计，提高飞行性能和燃油效率。

2.案例二：水动力学分析水动力学分析对于船舶和海洋工程设计至关重要。

利用ANSYS可以模拟船舶在不同海况下的运动特性，预测船舶的速度、稳定性和抗浪性能。

通过这些分析结果，可以优化船舶的设计，提高船舶的性能和安全性能。

三、电磁学领域1.案例一：电力设备分析电力设备的稳定性和运行性能对电力系统的正常运行至关重要。

利用ANSYS可以模拟电力设备的电磁特性，预测电磁场分布、电磁场强度和电流密度等参数。

通过这些分析结果，可以评估电力设备的稳定性和运行性能，并指导电力系统的设计和改进。

2.案例二：电磁干扰分析电磁干扰是电子设备设计中常见的问题，特别是在通信和雷达系统中。

利用ANSYS可以模拟电磁干扰的传播路径和强度，预测设备的抗干扰能力。

ANSYS典型实例分析首先是流体力学方面的应用实例。

流体力学是研究流体运动和力学性质的学科，应用于飞行器气动力学、汽车气动力学、建筑工程风力学等领域。

以飞机翼型气动力学为例，通过ANSYS可以模拟流体在翼型表面的流动状况和气动力的分布。

首先，需要利用CAD软件建立翼型的几何模型，然后将模型导入ANSYS中，设置流体的入口边界条件、出口边界条件和壁面边界条件。

接着，选择适当的网格划分方法将几何模型分割成若干小单元，然后根据Navier-Stokes方程和连续性方程建立流体力学的数学模型。

通过求解数学模型，可以得到流体在翼型表面的压力分布、速度分布以及升力和阻力等气动力相关参数，进而评估翼型的气动性能。

另一个典型实例是机械结构分析。

机械结构分析是对机械零部件、机械装置或机械系统的受力性能进行分析和评估。

以汽车车轮受力分析为例，通过ANSYS可以模拟轮胎和地面之间的接触力、轮圈在不同路面条件下的应力分布和变形情况。

首先，需要导入汽车车轮的三维模型，并设置边界条件和荷载条件。

然后，通过合适的网格划分方法将模型分割成若干小单元，根据弹性力学理论建立车轮的受力模型。

接下来，根据所需的分析结果选择合适的求解器进行求解，可以得到车轮的应力、应变分布以及最大应力点等重要信息。

通过这些信息，可以评估车轮的受力性能，进一步优化设计和改进车轮结构。

总之，ANSYS作为一款功能强大的有限元分析软件，可以广泛应用于工程领域，包括流体力学、结构力学、电磁场分析等多个方面。

通过对实际问题的建模和数值求解，能够得到详尽的物理现象模拟和分析结果，为工程设计和优化提供有力支持。

.ANSYS有限元案例分析报告资料word.ANSYS分析报告一、ANSYS简介:ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。

由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAE工具之一。

本实验我们用的是ANSYS14.0软件。

二、分析模型：y具体如下：aa= 0.2B , ，如图所示，L/B=1bB的变化对 b= (0.5-2)a，比较 b xba?最大应力的影响。

x L三、模型分析：软件ANSYS我们通过使用该问题是平板受力后的应力分析问题。

然后在平板一段施加位移约首先要建立上图所示的平面模型，求解，束，另一端施加载荷，最后求解模型，用图形显示，即可得到实验结果。

资料word.四、ANSYS求解：求解过程以b=0.5a=0.02为例：1.建立工作平面，X-Y平面内画长方形，L=1,B=0.1,a=0.02,b=0.5a=0.01;（操作流程：preprocessor →modeling→create→areas→rectangle）2.根据椭圆方程，利用描点法画椭圆曲线，为了方便的获得更多的椭圆上的点，我们利用C++程序进行编程。

程序语句如下：资料word.运行结果如下：本问题（b=0.5a=0.01）中，x在[0,0.02]上每隔0.002取一个点，y值对应于第一行结果。

由点坐标可以画出这11个点，用reflect命令关于y轴对称，然后一次光滑连接这21个点，再用直线连接两个端点，便得到封闭的半椭圆曲线。

（操作流程：create →keypoints→on active CS→依次输入椭圆上各点坐标位置→reflect→create→splines through keypoints→creat→lines→得到封闭曲线）。

输气管道受力分析（ANSYS建模）任务和要求：按照输气管道的尺寸及载荷情况,要求在ANSYS中建模，完成整个静力学分析过程。

求出管壁的静力场分布。

要求完成问题分析、求解步骤、程序代码、结果描述和总结五部分。

所给的参数如下：材料参数：弹性模量E=200Gpa; 泊松比0.26；外径R₁=0.6m；内径R₂=0.4m；壁厚t=0.2m。

输气管体内表面的最大冲击载荷P为 1Mpa。

四.问题求解（一）．问题分析由于管道沿长度方向的尺寸远大于管道的直径，在计算过程中忽略管道的端面效应，认为在其长度方向无应变产生，即可将该问题简化为平面应变问题，选取管道横截面建立几何模型进行求解。

（二）．求解步骤定义工作文件名选择Utility Menu→File→Chang Jobname 出现Change Jobname对话框，在[/FILNAM] Enter new jobname 输入栏中输入工作名LEILIN10074723，并将New log and eror file 设置为YES，单击[OK]按钮关闭对话框定义单元类型1)选择Main Meun→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delte命令，出现Element Type对话框，单击[Add]按钮，出现Library of Element types对话框。

2）在Library of Element types复选框选择Strctural、Solid、Quad 8node 82,在Element type reference number输入栏中出入1，单击[OK]按钮关闭该对话框。

3. 定义材料性能参数1）单击Main Meun→Preprocessor→Material Props→Material models出现Define Material Behavion 对话框。

选择依次选择Structural、Linear、Elastic、Isotropic选项，出现Linear Isotropic Material Properties For Material Number 1对话框。

ANSYS相关问题分析作者：李洋洋学号：2015030003学院：机电学院班级：2015级2班专业：工程力学目录第一章二维静力学分析 (1)第二章三维静力学分析 (7)第三章材料非线性分析 (17)第四章模态分析 (24)第五章谐响应分析 (37)第六章瞬态动力学分析 (46)第七章三维建模1 (63)第八章三维建模2 (74)第一章二维静力学问题分析——悬臂梁受力分析1.1分析问题有一工字梁，已知截面各尺寸为H=50mm，h=43mm，B=35mm，b=32mm，梁长度为L=1m，集中力P=1000N，钢的弹性模量E=2e11，泊松比μ=0.3。

1.2建立模型1.修改任务名和过滤界面1)从实用菜单中选择Utility Menu: File>Change Jobname 命令，将打开Change Jobname（修改文件名）对话框，如图1-1所示。

图1-12)在Enter new jobname（输入新的文件名）文本框中输入文字“ERWEIJINGLIXUEFENXI”,为本分析实例的数据库文件名。

3)单击Add...按钮，完成文件名的修改。

4)从主菜单中选择Utility Menu:Preference命令，将打开Preference of GUI Filtering（菜单过滤参数选择）对话框，选中Structural复选框，单击0K按钮确定。

2.定义单元类型1)从主菜单中选择Main Menu：Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete 命令，将打开Element Type（单元类型）对话框。

2)单击Add...按钮，将打开Library of Element Type（单元类型库），如图1-2所示图1-23)在中选择Beam 选项，选择实体单元类型。

4)在右边的列表框中选择“2 node 188”选项,单击OK按钮。

5)返回到第1步打开的单元类型对话框如图1-3所示。

ANSYS软件介绍与实例讲解1.结构分析：能够对结构进行线性和非线性、静态和动态的力学分析，可以预测结构的变形、应力、疲劳寿命等。

2.热分析：可以模拟热传导、热辐射和热对流等热现象，用于评估热应力、温度分布和热失效等问题。

3.流体力学分析：可以模拟流体流动、传热和传质过程，用于评估气流、液流和多相流等问题。

4.电磁场分析：可以模拟电磁场的分布、场强和场频率，用于评估电磁辐射、电磁感应和电子器件等问题。

下面以一个实例来说明ANSYS软件的使用。

假设我们需要设计一只新型飞机的机翼。

为了减小飞机的阻力和提高机动性能，我们采用了非传统的蝶形机翼结构。

在使用ANSYS软件进行分析之前，我们需要将机翼的三维CAD模型导入到软件中。

首先，我们可以使用ANSYS的结构分析模块对蝶形机翼的静态强度进行分析。

在分析过程中，我们可以定义材料的弹性模量、泊松比和密度等参数，为机翼施加正常工作时的风载荷，然后进行应力分析。

通过这样的分析，我们可以评估机翼在正常工作状态下的变形和应力分布，确保其在设计寿命内不会发生破坏。

接下来，我们可以使用ANSYS的热分析模块对机翼进行温度场分析。

在分析过程中，我们可以定义材料的导热系数和热容量等参数，为机翼施加高速飞行时的热载荷，然后进行温度分析。

通过这样的分析，我们可以评估机翼在高速飞行状态下的温度分布和热应力，确保其在设计寿命内不会因为高温而破坏。

然后，我们可以使用ANSYS的流体力学分析模块对机翼进行气动特性分析。

在分析过程中，我们可以定义空气的密度和粘度等参数，为机翼施加不同飞行状态下的气流载荷，然后进行流动分析。

通过这样的分析，我们可以评估机翼的升力、阻力和气动稳定性等气动特性，提供指导性的优化建议。

最后，我们可以使用ANSYS的优化模块对机翼进行形状优化。

在优化过程中，我们可以定义参数化的设计变量，设置优化目标和约束条件，并选择合适的优化算法。

通过多次迭代计算，可以获得最优的机翼形状，以提高飞机的性能。

ANSYS有限元分析实例1.悬臂梁的结构分析悬臂梁是一种常见的结构，其呈直线形式，一端固定于支撑点，另一端自由悬挂。

在这个分析中，我们将使用ANSYS来确定悬臂梁的最大弯曲应力和挠度。

首先，我们需要创建悬臂梁的几何模型，并给出其材料属性和加载条件。

然后，在ANSYS中创建有限元模型，并进行网格划分。

接下来，进行力学分析，求解材料在给定加载下的应力和位移。

最后，通过对结果的后处理，得出最大弯曲应力和挠度。

2.螺旋桨的流体力学分析螺旋桨是一种能够产生推力的旋转装置，广泛应用于船舶、飞机等交通工具中。

螺旋桨的流体力学分析可以帮助我们确定其叶片的受力情况和推力性能。

在这个分析中，我们需要建立螺旋桨的几何模型，并给出流体的流速和压力条件。

然后，我们在ANSYS中创建螺旋桨的有限元模型，并进行网格划分。

通过求解流体场方程，计算叶片上的压力分布和受力情况。

最后，通过对结果的后处理，得出叶片的受力情况和推力性能。

3.散热片的热传导分析散热片是一种用于散热的装置，广泛应用于电子设备、电脑等领域。

散热片的热传导分析可以帮助我们确定散热片在给定热源条件下的温度分布和散热性能。

在这个分析中，我们需要建立散热片的几何模型，并给出材料的热导率和热源条件。

然后，我们在ANSYS中创建散热片的有限元模型，并进行网格划分。

通过求解热传导方程，计算散热片上各点的温度分布。

最后，通过对结果的后处理，得出散热片的温度分布和散热性能。

以上是三个ANSYS有限元分析的实例，分别涉及结构分析、流体力学分析和热传导分析。

通过这些实例，我们可以充分展示ANSYS在不同领域的应用，并帮助工程师和科研人员解决工程问题，提高设计效率和产品性能。

ANSYS案例简介ANSYS是一款强大的工程仿真软件，广泛应用于航空航天、汽车、能源、电子、建筑等领域。

它可以进行结构力学、流体力学、热传导等多个方面的仿真分析，为工程设计提供重要的支持和指导。

本文将介绍一些ANSYS的应用案例，展示其在不同领域的应用。

案例一：飞机机翼结构仿真在航空航天领域，机翼结构的设计是非常重要的。

通过ANSYS的力学分析功能，可以对机翼进行静态和动态的应力分析，评估其在飞行过程中的稳定性和安全性。

例如，可以对机翼的自然频率进行分析，确定其共振频段，从而避免共振引起的结构破坏。

同时，也可以通过仿真分析，优化机翼的材料和结构设计，提高其刚度和强度，减小重量。

案例二：汽车碰撞仿真在汽车行业，碰撞仿真是一项必不可少的工作。

通过ANSYS的流体动力学和结构力学模块，可以对车辆在不同碰撞情况下的变形和应力进行分析，评估车辆的安全性能。

例如，可以模拟正面碰撞、侧面碰撞等不同的碰撞情景，预测车辆在碰撞过程中的应力分布和变形情况，并进行结构强度检验。

这些仿真结果提供了车辆设计和改进的重要依据，帮助制造商提高车辆的安全性能。

案例三：电子产品散热仿真在电子产品设计中，散热是一个重要的问题。

过高的温度会影响电子元件的性能和寿命。

通过ANSYS的热传导模块，可以对电子产品进行散热分析，评估散热器的设计效果。

例如，可以模拟电脑主板上各个元件的功耗和散热器的导热情况，预测各个元件的温度分布。

基于仿真结果，可以优化散热器的设计方案，提高散热效果，确保电子产品的正常运行。

案例四：建筑结构分析在建筑设计中，结构分析是必不可少的一环。

通过ANSYS的力学分析模块，可以对建筑结构进行静力和动力的仿真分析。

例如，可以对高层建筑的地震响应进行模拟，预测结构在地震作用下的变形和应力分布情况。

这些仿真结果可以帮助建筑师调整和改进建筑结构的设计，确保建筑的抗震性能和安全性。

结论ANSYS是一款功能强大的工程仿真软件，广泛应用于航空航天、汽车、能源、电子、建筑等行业。

ansys有限元分析案例ANSYS有限元分析案例。

ANSYS是一款广泛应用于工程领域的有限元分析软件，它可以对结构、流体、热传导、电磁场等多个领域进行仿真分析。

在工程设计和研发过程中，有限元分析可以帮助工程师们更好地理解和预测产品的性能，从而指导优化设计方案和减少试验次数，降低产品开发成本。

本文将通过一个实际案例，介绍ANSYS有限元分析的基本流程和方法。

案例描述：假设我们需要设计一个汽车座椅支架，在使用过程中需要承受乘客的重量和车辆行驶时的振动载荷。

为了确保座椅支架的安全性能，我们需要进行有限元分析，验证其在不同载荷下的受力情况和变形情况。

1. 几何建模，首先，我们需要在ANSYS中建立汽车座椅支架的三维几何模型。

可以通过ANSYS的几何建模工具，绘制支架的外形和内部结构，包括连接件和加强筋等。

在建模过程中，需要考虑到实际生产工艺和材料特性，确保模型的真实性和可靠性。

2. 材料属性，在进行有限元分析之前，需要为支架材料定义材料属性，包括杨氏模量、泊松比、密度等。

这些参数将直接影响支架在受力时的应力分布和变形情况。

根据实际材料的力学性能数据，可以在ANSYS中设置相应的材料模型。

3. 网格划分，有限元分析的核心是将实际结构划分为有限个小单元，然后在每个单元内进行力学方程的求解。

在ANSYS中，可以通过网格划分工具对支架模型进行网格划分，确保每个单元的尺寸和形状合理，并且能够准确地反映支架的几何特征。

4. 载荷和约束，在进行有限元分析之前，需要定义支架的载荷和约束条件。

对于汽车座椅支架来说，载荷包括乘客的重量和车辆行驶时的振动载荷，约束条件包括支架的固定支撑点和连接点。

在ANSYS中，可以通过载荷和约束工具对支架模型进行加载和约束设置。

5. 求解分析，一旦模型的几何、材料、网格、载荷和约束都设置完毕，就可以进行有限元分析的求解计算。

在ANSYS中，可以选择合适的求解器进行计算，根据模型的复杂程度和计算资源的限制，选择合适的求解策略和参数，进行力学方程的求解和数值计算。

实例1：某一潜水艇可以简化为一圆筒，它由三层组成，最外面一层为不锈钢，中间为玻纤隔热层，最里面为铝层，筒内为空气，筒外为海水，求内外壁面温度及温度分布。

几何参数：筒外径30 feet总壁厚2 inch不锈钢层壁厚0.75inch玻纤层壁厚1 inch铝层壁厚0.25inch筒长200 feet导热系数不锈钢8.27BTU/hr.ft.o F玻纤0.028 BTU/hr.ft.o F铝117.4 BTU/hr.ft.o F边界条件空气温度70 o F海水温度44.5 o F空气对流系数2.5 BTU/hr.ft2.o F海水对流系数80 BTU/hr.ft2.o F沿垂直于圆筒轴线作横截面，得到一圆环，取其中1 度进行分析，如图示。

/filename，Steady1/title，Steady-state thermal analysis of submarine/units，BFTRo=15 !外径(ft)Rss=15-(0.75/12) !不锈钢层内径ft)Rins=15-(1.75/12) !玻璃纤维层内径(ft)Ral=15-(2/12) !铝层内径(ft)Tair=70 !潜水艇内空气温度Tsea=44.5 !海水温度Kss=8.27 !不锈钢的导热系数(BTU/hr.ft.oF)Kins=0.028 !玻璃纤维的导热系数(BTU/hr.ft.oF)Kal=117.4 !铝的导热系数(BTU/hr.ft.oF)Hair=2.5 !空气的对流系数(BTU/hr.ft2.oF)Hsea=80 !海水的对流系数(BTU/hr.ft2.oF)prep7et，1，plane55 !定义二维热单元mp，kxx，1，Kss !设定不锈钢的导热系数mp，kxx，2，Kins !设定玻璃纤维的导热系数mp，kxx，3，Kal !设定铝的导热系数pcirc，Ro，Rss，-0.5，0.5 !创建几何模型pcirc，Rss，Rins，-0.5，0.5pcirc，Rins，Ral，-0.5，0.5aglue，allnumcmp，arealesize，1，，，16 !设定划分网格密度lesize，4，，，4lesize，14，，，5lesize，16，，，2Mshape，2 !设定为映射网格划分mat，1amesh，1mat，2amesh，2mat，3amesh，3/SOLUSFL，11，CONV，HAIR，，TAIR !施加空气对流边界SFL，1，CONV，HSEA，，TSEA !施加海水对流边界SOLVE/POST1PLNSOL ！输出温度彩色云图finish实例2一圆筒形的罐有一接管，罐外径为3 英尺，壁厚为0.2 英尺，接管外径为0.5 英尺，壁厚为0.1英尺，罐与接管的轴线垂直且接管远离罐的端部。

ANSYS模态分析实例和详细过程ANSYS是一款被广泛应用于工程领域的有限元分析软件，可以进行多种不同类型的分析，包括模态分析。

模态分析是通过对结构进行振动分析，计算得到结构的固有频率、振型和阻尼比等参数，对结构的动力响应进行预测和分析。

本文将介绍ANSYS模态分析的实例和详细过程。

一、模态分析实例假设我们有一个简单的悬臂梁结构，长度为L，横截面面积为A，杨氏模量为E，密度为ρ。

我们想要计算该梁结构的固有频率、振型和阻尼比等参数，以评估其动力特性。

二、模态分析过程1.准备工作在进行模态分析之前，我们需要先准备好结构的有限元模型。

假设我们已经完成了悬臂梁结构的几何建模和网格划分，并且已经定义好了材料属性和约束条件。

2.设置分析类型和求解器打开ANSYS软件，并选择“Structural”工作台。

在“Analysis Settings”对话框中，选择“Modal”作为分析类型。

然后，在“Analysis Type”对话框中选择“Modes”作为解决方案类型。

3.定义求解控制参数在“Analysis Settings”对话框中，点击“Solution”选项卡。

在该选项卡中，我们可以定义求解控制参数，例如计算模态频率的数量、频率范围和频率间隔等。

4.添加约束条件在模态分析中，我们需要定义结构的边界条件。

假设我们对悬臂梁的一端施加固定边界条件，使其不能在该位置发生位移。

我们可以在“Model”工作区中选择相应的表面，然后右键点击并选择“Fixed”。

5.添加载荷在模态分析中，我们通常可以不添加外部载荷。

因为模态分析着重于结构的固有特性，而不是外部激励。

6.定义材料属性在模态分析中，我们需要定义材料的弹性性质。

假设我们已经在材料库中定义了结构所使用的材料，并在“Model”工作区中选择了适当的材料。

7.运行分析完成以上设置后，我们可以点击“Run”按钮开始运行分析。

ANSYS将计算结构的固有频率、振型和阻尼比等参数。

ANSYS模态分析实例和详细过程下面是一个ANSYS模态分析的实例和详细过程：1.创建模型：使用ANSYS的几何建模工具，创建需要进行模态分析的结构模型。

模型可以包括不同的几何形状、材料属性和加载条件等。

2.定义材料属性：根据结构的材料特性，定义材料的弹性模量、泊松比和密度等参数。

这些参数将用于在分析中计算结构的响应。

3.网格划分：使用ANSYS的网格划分工具，将结构模型进行离散化处理，将其划分为小的单元网格，这些单元网格将用于进行数值计算。

4.定义加载条件：根据实际情况，定义结构的加载条件，包括外力、支持条件和约束等。

这些加载条件将作为分析的输入参数。

5.设置分析类型：在ANSYS的分析设置中，选择模态分析作为分析类型。

定义分析的参数，包括求解方法、迭代步数和计算精度等。

6.进行求解：点击ANSYS的求解按钮，开始进行模态分析的求解过程。

ANSYS将根据设定的求解参数，使用有限元法进行结构的动力学计算。

7.分析结果：模态分析完成后，ANSYS将生成一系列结果，包括结构的固有频率、模态振型、模态质量和模态阻尼等。

这些结果可以用于评估结构的振动特性和动力响应。

8.结果后处理：使用ANSYS的后处理工具，将分析结果进行可视化处理，绘制出结构的模态振型图和模态频率响应图等。

这些图形可以帮助工程师更好地理解结构的动力学特性。

以上是一个简单的ANSYS模态分析的实例和详细过程。

在实际应用中，根据具体情况可能需要进行更多的参数设置和后处理操作，以获取更准确和全面的分析结果。

同时，模态分析结果还可以用于其他工程分析，如结构的疲劳分析和振动控制等。

【ANSYS 算例】3.4.2(1) 基于图形界面的桁架桥梁结构分析(step by step)下面以一个简单桁架桥梁为例，以展示有限元分析的全过程。

背景素材选自位于密执安的"Old North Park Bridge" (1904 - 1988)，见图3-22。

该桁架桥由型钢组成，顶梁及侧梁，桥身弦杆，底梁分别采用3种不同型号的型钢，结构参数见表3-6。

桥长L=32m,桥高H=5.5m 。

桥身由8段桁架组成，每段长4m 。

该桥梁可以通行卡车，若这里仅考虑卡车位于桥梁中间位置，假设卡车的质量为4000kg ，若取一半的模型，可以将卡车对桥梁的作用力简化为P 1 ，P 2和P 3 ，其中P 1= P 3=5000 N, P 2=10000N ，见图3-23。

图3-22位于密执安的"Old North Park Bridge" (1904 - 1988)图3-23 桥梁的简化平面模型(取桥梁的一半)表3-6 桥梁结构中各种构件的几何性能参数构件 惯性矩m 4 横截面积m 2顶梁及侧梁(Beam1) 643.8310m -⨯322.1910m -⨯ 桥身弦梁(Beam2) 61.8710-⨯31.18510-⨯ 底梁(Beam3)68.4710-⨯ 33.03110-⨯解答 以下为基于ANSYS 图形界面(Graphic User Interface , GUI)的菜单操作流程。

(1) 进入ANSYS （设定工作目录和工作文件）程序 → ANSYS → ANSYS Interactive → Working directory （设置工作目录）→ Initial jobname （设置工作文件名）:TrussBridge → Run → OK(2) 设置计算类型ANSYS Main Menu ：Preferences … → Structural → OK(3) 定义单元类型ANSYS Main Menu：Preprocessor → Element Type → Add/Edit/Delete... → Add…→ Beam: 2d elastic 3 → OK（返回到Element Types窗口）→ Close(4) 定义实常数以确定梁单元的截面参数ANSYS Main Menu: Preprocessor → Real Constants…→ Add/Edit/Delete → Add…→ select Type 1 Beam 3 → OK → input Real Constants Set No. : 1 , AREA: 2.19E-3，Izz: 3.83e-6(1号实常数用于顶梁和侧梁) → Apply → input Real Constants Set No. : 2 , AREA: 1.185E-3，Izz: 1.87E-6 (2号实常数用于弦杆) → Apply → input Real Constants Set No. : 3, AREA: 3.031E-3，Izz: 8.47E-6 (3号实常数用于底梁) → OK (back to Real Constants window) →Close(the Real Constants window) (5) 定义材料参数ANSYS Main Menu: Preprocessor → Material Props → Material Models → Structural → Linear → Elastic → Isotropic → input EX: 2.1e11, PRXY: 0.3(定义泊松比及弹性模量) → OK → Density (定义材料密度) →input DENS: 7800, → OK → Close（关闭材料定义窗口）(6) 构造桁架桥模型生成桥体几何模型ANSYS Main Menu：Preprocessor → Modeling → Create → Keypoints → In Active CS → NPT Keypoint number：1，X，Y，Z Location in active CS：0，0 → Apply →同样输入其余15个特征点坐标（最左端为起始点，坐标分别为 (4,0), (8,0), (12,0), (16,0), (20,0), (24,0), (28,0), (32,0), (4,5.5), (8,5.5), (12,5.5), (16.5.5), (20,5.5), (24,5.5), (28,5.5)）→Lines →Lines →Straight Line →依次分别连接特征点→ OK网格划分ANSYS Main Menu: Preprocessor → Meshing → Mesh Attributes → Picked Lines →选择桥顶梁及侧梁→ OK → select REAL: 1, TYPE: 1 → Apply →选择桥体弦杆→ OK → select REAL: 2, TYPE: 1 → Apply →选择桥底梁→ OK → select REAL: 3, TYPE:1 → OK →ANSYS Main Menu：Preprocessor → Meshing → MeshTool →位于Size Controls下的Lines：Set → Element Size on Picked → Pick all → Apply → NDIV：1 → OK → Mesh → Lines → Pick all → OK (划分网格) (7) 模型加约束ANSYS Main Menu: Solution → Define Loads → Apply → Structural→ Displacement → On Nodes →选取桥身左端节点→ OK → select Lab2: All DOF(施加全部约束)→ Apply →选取桥身右端节点→ OK → select Lab2: UY(施加Y方向约束)→ OK(8) 施加载荷ANSYS Main Menu: Solution → Define Loads → Apply → Structural → Force/Moment → On Keypoints →选取底梁上卡车两侧关键点（X坐标为12及20）→ OK → select Lab: FY，Value: -5000 → Apply →选取底梁上卡车中部关键点（X坐标为16）→ OK → select Lab: FY，Value: -10000 → OK →ANSYS Utility Menu：→ Select → Everything(9) 计算分析ANSYS Main Menu：Solution → Solve → Current LS → OK(10) 结果显示ANSYS Main Menu：General Postproc → Plot Results → Deformed shape → Def shape only →OK（返回到Plot Results）→ Contour Plot → Nodal Solu → DOF Solution, Y-Component of Displacement → OK（显示Y方向位移UY）(见图3-24(a))定义线性单元I节点的轴力ANSYS Main Menu →General Postproc →Element Table → Define Table →Add →Lab: [bar_I], By sequence num: [SMISC,1] → OK → Close定义线性单元J节点的轴力ANSYS Main Menu →General Postproc →Element Table → Define Table →Add →Lab: [bar_J], By sequence num: [SMISC,1] → OK → Close画出线性单元的受力图(见图3-24(b))ANSYS Main Menu → General Postproc → Plot Results → Contour Plot → Line Elem Res →LabI: [ bar_I], LabJ: [ bar_J], Fact: [1] → OK(11) 退出系统ANSYS Utility Menu：File → Exit → Save Everything → OK(a)桥梁中部最大挠度值为0.003 374m (b)桥梁中部轴力最大值为25 380N图3.24 桁架桥挠度UY以及单元轴力计算结果【ANSYS算例】3.4.2(2) 基于命令流方式的桁架桥梁结构分析!%%%%% [ANSYS算例]3.4.2(2) %%%%% begin %%%%%%!------注：命令流中的符号$，可将多行命令流写成一行------/prep7 !进入前处理/PLOPTS,DATE,0 !设置不显示日期和时间!=====设置单元和材料ET,1,BEAM3 !定义单元类型R,1,2.19E-3,3.83e-6, , , , , !定义1号实常数用于顶梁侧梁R,2,1.185E-3,1.87e-6,0,0,0,0, !定义2号实常数用于弦杆R,3,3.031E-3,8.47E-6,0,0,0,0, !定义3号实常数用于底梁MP,EX,1,2.1E11 !定义材料弹性模量MP,PRXY,1,0.30 !定义材料泊松比MP,DENS,1,,7800 !定义材料密度!-----定义几何关键点K,1,0,0,, $ K,2,4,0,, $ K,3,8,0,, $K,4,12,0,, $K,5,16,0,, $K,6,20,0,, $K,7,24,0,, $K,8,28,0,, $K,9,32,0,, $K,10,4,5.5,, $K,11,8,5.5,, $K,12,12,5.5,, $K,13,16,5.5,, $K,14,20,5.5,, $K,15,24,5.5,, $K,16,28,5.5,,!-----通过几何点生成桥底梁的线L,1,2 $L,2,3 $L,3,4 $L,4,5 $L,5,6 $L,6,7 $L,7,8 $L,8,9!------生成桥顶梁和侧梁的线L,9,16 $L,15,16 $L,14,15 $L,13,14 $L,12,13 $L,11,12 $L,10,11 $L,1,10!------生成桥身弦杆的线L,2,10 $L,3,10 $L,3,11 $L,4,11 $L,4,12 $L,4,13 $L,5,13 $L,6,13 $L,6,14 $L,6,15 $L,7,15 $L,7,16 $L,8,16!------选择桥顶梁和侧梁指定单元属性LSEL,S,,,9,16,1,LATT,1,1,1,,,,!-----选择桥身弦杆指定单元属性LSEL,S,,,17,29,1,LATT,1,2,1,,,,!-----选择桥底梁指定单元属性LSEL,S,,,1,8,1,LATT,1,3,1,,,,!------划分网格AllSEL,all !再恢复选择所有对象LESIZE,all,,,1,,,,,1 !对所有对象进行单元划分前的分段设置LMESH,all !对所有几何线进行单元划分!=====在求解模块中，施加位移约束、外力，进行求解/soluNSEL,S,LOC,X,0 !根据几何位置选择节点D,all,,,,,,ALL,,,,, !对所选择的节点施加位移约束AllSEL,all !再恢复选择所有对象NSEL,S,LOC,X,32 !根据几何位置选择节点D,all,,,,,,,UY,,,, !对所选择的节点施加位移约束ALLSEL,all !再恢复选择所有对象!------基于几何关键点施加载荷FK,4,FY,-5000 $FK,6,FY,-5000 $FK,5,FY,-10000/replot !重画图形Allsel,all !选择所有信息(包括所有节点、单元和载荷等)solve !求解!=====进入一般的后处理模块/post1 !后处理PLNSOL, U,Y, 0,1.0 !显示Y方向位移PLNSOL, U,X, 0,1.0 !显示X方向位移!------显示线单元轴力------ETABLE,bar_I,SMISC, 1ETABLE,bar_J,SMISC, 1PLLS,BAR_I,BAR_J,0.5,1 !画出轴力图finish !结束!%%%%% [ANSYS算例]3.4.2(2) %%%%% end %%%%%%【ANSYS算例】3.2.5(3) 四杆桁架结构的有限元分析下面针对【典型例题】3.2.5(1)的问题，在ANSYS平台上，完成相应的力学分析。