ANSYS循环对称结构模态分析实例-简化齿轮的模态分析
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循环对称结构模态分析实例－简化齿轮的模态分析 一、问题描述 该实例是对一个简化的齿轮模型的模态分析。齿轮在几何形状上具有循环对称的特征，因此在对其做模态分析时可以采用循环对称结构模态分析的方法。要求确定齿轮的低阶固有频率。已知的几何数据参见分析过程中的定义，材料特性数据如下： 杨氏模量=2×108 N/m2泊松比=0.3密度=7.8×10-6 N/m3
二、GUI方式分析过程 第1 步：指定分析标题 1.选取菜单途径Utility Menu>File>Change Title 2.输入文字“Modal analysis of a Gear”，然后单击OK。
第2 步：定义单元类型 1.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete。Element Types对话框将出现。 2.单击Add。Library of Element Types对话框将出现。 3.在左边的滚动框中单击“Structural Shell”。 4.在右边的滚动框中单击“Elastic 4node 63”。 5.单击Apply。 6.在左边的滚动框中单击“Structural Solid”。 7.在右边的滚动框中单击“Brick 8node 45”。 8.单击OK。 9.单击Element Types对话框中的Close按钮。
第3 步：指定材料性能 1.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>Material Props>-Constant-Isotropic。Isotropic Material Properties对话框将出现。 2.在OK上单击以指定材料号为1。第二个对话框将出现。 3.输入EX为2E8。 4.输入DENS为7.8e-6。 5.输入NUXY为0.3。 6.单击OK。
第4 步：定义建模所需的参数 1.选取菜单途径Utility Menu>Parameters>Scalar Parameters。 2.在Scalar Parameters对话框中Selection区输入以下参数定义等式，每个等式输完后要击回车键或单击Accept表示确认： r1=30r2=r1+10r3=r1+30 r4=r1+50r5=r1+70 h2=6h1=h2+2h3=h2+2 ang=15ang1=3ang2=6 3.单击Close关闭对话框。
第5 步：建立齿轮模型 1.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>-Modeling-Creat>Keypoints>In Active CS。Creat Keypoints in Active Coordinate System对话框将出现。 2.输入Keypoint number（关键点号）为1，X,Y,Z位置分别为r1,0,0。可用TAB键在输入区之间移动。 3.单击Apply。 4.对下面的关键点及X，Y，Z位置重复这一过程： 关键点2：r4,0,0 关键点3：r4,0,h3 关键点4：r3,0,h3 关键点5：r3,0,h2 关键点6：r2,0,h2 关键点7：r2,0,h1 关键点8：r1,0,h1 输入完最后一个关键点后，单击OK。 5.选取菜单途径Utility Menu>PlotCtrls>Pan,Zoom,Rotate。 6.在出现的Pan,Zoom,Rotate对话框中单击Iso。 7.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>-Modeling-Creat>-Areas-Arbitrary>Through KPs。拾取菜单将会出现。 8.在图形窗口中依次选取关键点1,2,3,4,5,6,7,8，单击OK关闭对话框。 9.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>-Modeling-Creat>Keypoints>In Active CS。Creat Keypoints in Active Coordinate System对话框将出现。 10.输入Keypoint number为10，X,Y,Z位置分别为0,0,0。 11.单击Apply。 12.输入Keypoint number为11，X,Y,Z位置分别为0,0,1。 13.单击OK关闭对话框。 14.选取菜单途径Utility Menu>PlotCtrls>Window Controls>Window Options。 15.在Window Options对话框中的Location of triad处选At bottom left，然后单击OK关闭对话框。 16.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>Operate>Extrude/Sweep>-Areas-About Axis。拾取菜单将会出现。 17.在图形窗口中选中刚刚生成的面，在拾取对话框中单击OK。 18.在图形窗口中选中节点10、11，在拾取对话框中单击OK。 19.在出现的对话框的Arc length in degrees处输入ang，单击OK关闭对话框。 20.选取菜单途径Utility Menu>Workplane>Change Active CS to>Global Cylindrical。 21.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>-Modeling-Creat>Keypoints>In Active CS。Creat Keypoints in Active Coordinate System对话框将出现。 22.输入Keypoint number为50，X,Y,Z位置分别为r5,ang2,0。 23.单击Apply。对下面的关键点及X，Y，Z位置重复这一过程： 关键点51：r5,ang-ang2,0 关键点52：(r4+r3)/2,ang-ang1,0 关键点53：(r3+r4)/2,ang,ang1 输入完最后一个关键点后，单击OK。 24.选取菜单选项Main Menu>Preprocessor>Numbering Ctrls>Set Start Number。 25.在Starting Number Specifications对话框中的For areas处输入20，单击OK关闭对话框。 26.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>-Modeling-Creat>-Areas-Arbitrary>Through KPs。拾取菜单将会出现。 27.在图形窗口中依次选取关键点50,51,52,53，单击OK关闭对话框。 28.选取菜单途径Utility Menu>PlotCtrls>Numbering。 29.在出现的对话框中将Keypoint number和Area number打开。单击OK关闭对话框。 30.选取菜单途径Main Menu> Preprocessor> -Modeling-Operate> Extrude/ Sweep> -Areas-Along Lines。拾取菜单将会出现。 31.在图形窗口中选中刚刚生成的20号面，在拾取菜单中单击OK。 32.选中由12和13号关键点组成的线，在拾取菜单中单击OK。在图形窗口中将会生成一个直齿形体。 33.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>-Modeling-Operate>-Boolean-Add>Volumes。拾取菜单将会出现。 34.单击Pick All。 35.选取菜单途径Utility Menu>Select>Entities。 36.在Select Entities对话框中的最上面的下拉列表中选择Areas，在另外一个下拉列表中选择By Location；坐标分量选X Coordinates；Min,Max处输入r3,r5。单击Apply。 37.将坐标分量改为Z Coordiantes；Min,Max处输入改为h3；选取方式改为Reselect。单击OK。 38.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>-Modeling-Operate>-Boolean-Add>Areas。拾取菜单将会出现。 39.单击Pick All。 40.选取菜单途径Utility Menu>Select>Entities。 41.在Select Entities对话框中的最上面的下拉列表中选择Areas，在另外一个下拉列表中选择By Location；坐标分量选Z Coordinates；清除在Min,Max处的输入；选取方式为From Full。单击OK。 42.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>-Modeling-Operate>-Boolean-Add>Areas。拾取菜单将会出现。 43.单击Pick All。 44.选取菜单途径Utility Menu>Select>Everything。 45.单击工具条上的SAVE_DB保存数据库。
第6 步：划分网格 1.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>MeshingTool。 2.在MeshTool菜单中先打开Smart Size控制，再将其下的滚动条移到4的位置。单击Close关闭对话框。 3.选取菜单途径Utility Menu>Select>Entities。 4.在Select Entities对话框中的最上面的下拉列表中选择Areas，在另外一个下拉列表中选择By Location；坐标分量选Y Coordinates；清除在Min,Max处的输入；选取方式为From Full。单击OK。 5.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>-Meshing-Mesh>-Areas-Free。拾取菜单将会出现。 6.单击Pick All。
