ANSYS入门——模态分析步骤与实例详解

模态分析步骤：1、将模型导出为.cdb文件，并输入到ANSYS。

2、进行模态分析时，首先应定义分析类型为模态分析，GUI方式为Main Menu ＞Solution ＞Analysis Type ＞New Analysis如图1所示。

图1 定义分析类型为modal3、设置模态分析求解选项，GUI方式为Main Menu ＞Solution ＞Analysis Type ＞Analysis Option，提取并扩展20阶模态，如图2所示。

图2 Modal Analysis对话框4、设置B lock lanczos（分块蓝索斯）方法求解选项。

单击图2中的OK按钮，弹出Block Lanczos Method 对话框，将起始频率改为1，单击OK按钮，如图3所示。

图3 Block Lanczos Method对话框5、求解并查看结果。

采用GUI方式提交求解：Main Menu ＞Solution＞Solve＞Current LS。

（注意：下面的模态图下面标明是第。

阶模态振型）谐响应分析的基本步骤：1.将模型导出为.cdb文件，并输入到ANSYS中。

2.模态分析由于峰值响应发生在激励的频率和结构的固有频率相等之时，所以在进行谐响应分析之前，应首先进行模态分析，以确定结构的固有频率，计算前20阶模态频率。

3.完成模态分析后，退出后处理器，GUI方式为Main Menu＞Finish。

4.定义分析类型为谐响应分析，GUI方式为Main Menu＞Solution＞Analysis Type＞New Analysis，如图4所示。

图4 定义分析类型为Harmonic5、设置谐响应分析求解选项，GUI方式为Main Menu＞Solution＞Analysis Type＞Analysis Options，保持默认选项，采用完全法，如图5所示。

图5 Harmonic Analysis对话框6、单击图5中的OK按钮，弹出Full Harmonic Analysis对话框，保持默认设置，单击OK按钮，如图6所示。

ANSYS模态分析教程及实例讲解ANSYS是一款常用的有限元分析软件，可以用于执行结构分析、热分析、流体分析等多种工程分析。

模态分析是其中的一项重要功能，用于计算和分析结构的固有振动特性，包括固有频率、振型和振动模态，可以帮助工程师了解和优化结构的动态响应。

以下是一份ANSYS模态分析教程及实例讲解，包含了基本步骤和常用命令，帮助读者快速上手模态分析。

1.创建模型：首先需要创建模型，在ANSYS界面中构建出待分析的结构模型，包括几何形状、材料属性和边界条件等。

可以使用ANSYS的建模工具，也可以导入外部CAD模型。

2.网格划分：在模型创建完毕后，需要进行网格划分，将结构划分为小的单元，使用ANSYS的网格划分功能生成有限元网格。

网格划分的细腻程度会影响分析结果的准确性和计算时间，需要根据分析需要进行合理选择。

3.设置材料属性：在模型和网格创建完毕后，需要设置材料属性，包括弹性模量、密度和材料类型等。

可以通过ANSYS的材料库选择已有的材料属性，也可以自定义材料属性。

4.定义边界条件：在模型、网格和材料属性设置完毕后，需要定义结构的边界条件，包括约束和加载条件。

约束条件是指结构受限的自由度，例如固定支撑或限制位移；加载条件是指施加到结构上的载荷，例如重力或外部力。

5.运行模态分析：完成前面几个步骤后，就可以执行模态分析了。

在ANSYS中，可以使用MODAL命令来进行模态分析。

MODAL命令需要指定求解器和控制选项，例如求解的模态数量、频率范围和收敛准则等。

6.分析结果：模态分析完成后，ANSYS会输出结构的振动特性，包括固有频率、振型和振动模态。

可以使用POST命令查看和分析分析结果，例如绘制振动模态或振动模态的频率响应。

下面是一个实际的案例，将使用ANSYS执行模态分析并分析分析结果。

案例：矩形板的模态分析1.创建模型：在ANSYS界面中创建一个矩形板结构模型，包括矩形板的几何形状和材料属性等。

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动力学分析指南——模态分析ANSYS动力学分析是一种用于评估和优化机械结构、系统或装置的动态性能的分析方法。

其中模态分析是其中一种常见的分析类型，通过模态分析可以获取结构的固有频率、振型和模态质量等信息，从而更准确地评估结构的动态响应。

下面是一个ANSYS动力学模态分析的步骤指南：1.导入几何模型：首先，需要将几何模型导入到ANSYS中。

可以使用ANSYS自带的几何建模工具创建模型，也可以从CAD软件中导入现有模型。

在导入几何模型时，需要确保模型的几何尺寸和几何形状正确无误。

2.建立材料属性：为了进行动力学分析，在模型中必须定义材料的属性。

这包括材料的密度、弹性模量、泊松比等。

如果需要考虑材料的各向异性，还需要定义合适的各向异性参数。

3.设置边界条件：为了模拟真实工程环境下的载荷作用，需要为模型设置适当的边界条件。

这包括固支约束、加载条件和约束条件等。

在模型中的各个节点上，需要确保边界条件的正确性和合理性。

4.选择求解器类型：ANSYS提供了多种求解器类型，可以根据实际需求选择合适的求解器。

在动力学模态分析中，通常使用的是频域求解器或模型超级定法(Modal Superposition Method)求解器。

5.网格划分：在进行动力学模态分析之前，需要对模型进行网格划分。

网格划分的目的是将连续的结构离散为有限的单元，从而对模型进行数值求解。

在网格划分时，需要根据模型的复杂程度和准确性要求进行适当的划分。

6.设置求解参数：在进行动力学模态分析之前，需要设置一些求解参数。

这包括求解器的收敛准则、求解的频率范围和预期的模态数量等。

这些参数的设置可以影响到求解结果的准确性和计算效率。

7.进行模态分析：设置好求解参数后，可以进行动力学模态分析。

在分析过程中，ANSYS会通过计算结构的固有频率和振型来评估结构的动态响应。

如果需要获取更多的信息，可以通过后处理功能查看模态质量、模态阻尼和模态形状等结果。

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模态分析首先，我们来了解一下ANSYS模态分析的原理。

模态分析的目标是找到系统的固有振动特性，包括自然频率、振型和振幅。

通过模态分析，可以确定系统的临界频率，从而避免共振现象的发生。

模态分析基于有限元法，将结构划分为多个有限元，然后在每个有限元上求解固有值问题。

在求解过程中，系统的刚度矩阵和质量矩阵起到了重要作用。

通过求解固有值问题，可以得到系统的自然频率和振型。

模态分析的步骤如下：1.创建模型：首先，需要创建一个准确的模型，包括结构的几何形状、材料属性和支撑约束。

2.网格划分：接下来，将结构划分为多个有限元，对结构进行网格划分。

划分的精度将直接影响到分析结果的准确性和计算的效率。

3.定义材料和边界条件：为模型中的每个有限元分配相应的材料属性，包括材料的弹性模量、泊松比和密度等。

然后，定义边界条件，包括结构的支撑约束和加载条件。

4.求解固有值问题：使用ANSYS软件中的模态分析模块进行求解。

该模块将自动构建刚度矩阵和质量矩阵，并求解固有值问题。

求解后，可以得到系统的自然频率和振型。

5.结果分析：最后，对模态分析的结果进行分析。

通过观察振型，可以了解结构的振动模式。

通过自然频率，可以判断结构的稳定性。

ANSYS模态分析的应用非常广泛。

在航空领域，它可以用于分析飞机结构的自然频率和振型，以确保结构的稳定性和安全性。

在汽车领域，它可以用于分析汽车的悬挂系统、底盘和车身等结构的自然频率和振型。

在建筑领域，它可以用于分析建筑物的振动响应，以确保结构的稳定性和抗震性能。

以下是一个实例，展示了ANSYS模态分析的具体应用：考虑一个简单的悬臂梁结构，长度为L，截面为矩形，宽度为b，高度为h。

悬臂梁的一个端点固定，另一个端点受到一个集中力P的作用。

首先，在ANSYS中创建该悬臂梁的几何模型，并进行网格划分。

然后，定义悬臂梁的材料属性，如弹性模量E和密度ρ。

接下来，定义边界条件，包括悬臂梁的支撑约束和加载条件。

均匀直杆的子空间法模态分析1.模态分析的定义及其应用模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性(固有频率和振型)，即结构的固有频率和振型，它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数。

同时，也可以作为其它动力学分析问题的起点，例如瞬态动力学分析、谐响应分析和谱分析，其中模态分析也是进行谱分析或模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程。

ANSYS的模态分析可以对有预应力的结构进行模态分析和循环对称结构模态分析。

前者有旋转的涡轮叶片等的模态分析，后者则允许在建立一部分循环对称结构的模型来完成对整个结构的模态分析。

ANSYS提供的模态提取方法有:子空间法(subspace)、分块法(block lancets),缩减法(reduced/householder)、动态提取法(power dynamics)、非对称法(unsymmetric),阻尼法(damped), QR阻尼法(QR damped)等，大多数分析都可使用子空间法、分块法、缩减法。

ANSYS的模态分析是线形分析，任何非线性特性，例如塑性、接触单元等，即使被定义了也将被忽略。

2.模态分析操作过程一个典型的模态分析过程主要包括建模、模态求解、扩展模态以及观察结果四个步骤。

(1).建模模态分析的建模过程与其他分析类型的建模过程是类似的，主要包括定义单元类型、单元实常数、材料性质、建立几何模型以及划分有限元网格等基本步骤。

(2).施加载荷和求解包括指定分析类型、指定分析选项、施加约束、设置载荷选项，并进行固有频率的求解等。

指定分析类型，Main Menu- Solution-Analysis Type-New Analysis,选择Modal。

指定分析选项，Main Menu-Solution-Analysis Type-Analysis Options，选择MODOPT(模态提取方法〕，设置模态提取数量MXPAND.定义主自由度，仅缩减法使用。