ANSYS谐响应分析

八、谐响应分析

8.1问题描述

单自由度系统如图所示，质量m=1kg,弹簧刚度k=10000N/m，阻尼系数c=63，作用在系统上的激振力N t t f F F 2000,sin )(00==ω,ω为激振频率。

单自由度系统

8.2求解步骤

1、建立工作文件名和工作标题

2、定义单元类型及实常数

1）定义单元类型：Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit /Delete。弹出对话框，单击“Add”按钮；弹出对话框，在左侧列表中选“Structural Mass”，在右侧列表中选“3D mass 21”，单击“Apply”按钮；再在左侧列表中选“Combination”，在右侧列表中选“Spring-damper14”,单击“Ok”按钮；单击对话框的“Close”按钮。

2）定义实常数：Main Menu→Preprocessor→Real Constants→Add/Edit /Delete。单击“Add”按钮，弹出对话框，在列表中选择“Type 1MASS21”，单击“OK”按钮，弹出对话框，在“MASSX”文本框中输入1，单击“OK”按钮；返回对话框，单击“Add”按钮，再次弹出对话框，在列表中选择“Type 2COMBIN14”，单击“OK”按钮，弹出图所示的对话框，在“K”文本框中输入10000，在“CV1”文本框中输入63，单击“OK”按钮；返回，单击“Close”按钮。

3、生成几何模型，划分网格

1）创建节点：Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Nodes→In ActiveCS。弹出对话框，在“NODE”文本框中输入1，在“X,Y,Z”文本框中分别输入0,0,0，单击“Apply”按钮；在“NODE”文本框中输入2，在“X,Y,Z”文本框中分别输入1,0,0，单击“OK”按钮。

2）设置要创建单元的属性：Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create →Elements→Elem Attributes。弹出对话框，选择“TYPE”为2COMBIN14，选择“REAL”为2，单击“OK”按钮。

3)创建弹簧阻尼单元:Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Elements→Auto Numbered→Thru Nodes。弹出拾取窗口，拾取节点1和2，单击“OK”按钮。设置要创建单元的属性：拾取菜单Main Menu→Pre processor →Modeling→Create→Elements→Elem Attributes。弹出对话框，选择“TYPE”为1MASS21，选择“REAL”为1，单击“OK”按钮。

4)创建质量单元:Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Elements

→Auto Numbered→Thru Nodes。弹出拾取窗口，拾取节点2，单击“OK”按钮。

5)施加约束:Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Structural→Displacement→On Nodes。弹出拾取窗口，拾取节点1，单击“OK”按钮，弹出对话框，在“Lab2”列表中选择“All DOF”，单击“Apply”按钮；再次弹出拾取窗口，拾取节点2，单击“OK”按钮，再次弹出对话框，在“Lab2”列表中选择“UY”、“UZ”、“ROTX”、“ROTY”、“ROTZ”，单击“OK”按钮。

3、加载求解

1）指定分析类型：Main Menu→Solution→Analysis Type→New Analysis。弹出对话框，选择“Type of Analysis”为“Harmonic”，单击“OK”按钮。

2）指定激振频率范围：Main Menu→Solution→Load Step Opts→Time/Frequenc→Freq and Substps。弹出对话框，在“HARFRQ”文本框中输入0和50（在ANSYS中，频率单位为Hz），在“NSUBST”文本框中输入25，选择“KBC”

为“Stepped”，单击“Ok”按钮。于是，指定了从0到50Hz范围内均匀分布的25个频率点作为激振频率。

3）施加载荷：Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Structural→Force/Moment→On Nodes。弹出拾取窗口，拾取节点2，单击“OK”按钮，弹出对话框，选择“Lab”为“FX”，在“VALUE”文本框中输入2000，单击“OK”按钮。

4)求解:Main Menu→Solution→Solve→Current LS。单击“Solve Current Load Step”对话框的“Ok”按钮。出现“Solutionis done!”提示时，求解结束。

4、进入一般后处理，查看结果

1）定义变量:Main Menu→TimeHist Postpro→Define Variables。弹出对话框，单击“Add”按钮，弹出对话框，选择“Type of Variable”为“Nodal DOF result”，单击“OK”按钮，弹出拾取窗口，拾取节点2，单击“OK”按钮，弹出对话框，在“Name”文本框中输入Dispx，单击“OK”按钮，返回到对话框，单击“Close”按钮。

2)用曲线图显示变量的幅值:Main Menu→TimeHist Postpro→Graph Variables。弹出对话框，在“NVAR1”文本框中输入2，单击“OK”按钮,得到系统振动幅值与频率的关系曲线。

3）选择曲线图显示相位角：Main Menu→TimeHist Postpro→Settings→Graph。弹出对话框，选择“PLCPLX”为“Phaseangle”，单击“OK”按钮。用曲线图显示变量的相位角。