这是 ANSYS 工程实战 第 42 篇文章 问题描述:正弦分析选用的项目模块为谐响应分析(Harmonic Response),这里对谐响应分析的关键知识点和正弦分析具体分析步骤和方法进行了详细介绍。 1. 谐响应分析理论介绍 1.1 谐响应分析的定义1.2 谐响应分析的目的1.3 谐响应分析的输入条件1.4 谐响应分析的运算求解方法2. 用完全法进行正弦分析的分析步骤及设置 2.1 插入响应模块完全法进行正弦分析时直接将 Analysis Systems 下的 Harmonic Response 谐响应模块拉到项目管理区中或者直接引用项目管理区中模态分析的模型(Model),如图 1 所示。 图 1 插入响应模块 2.2 三维模型导入及处理图 2 几何模型 2.3 有限元网格 所有体进行 part 设置,设置材料属性,抑制 Connections 选项下的所有 contact,按照图 3 设置网格大小。 图 3 网格大小设置 设置完毕后,右键点击 Mesh 对所有体同时进行网格划分,划分后的有限元模型如图 4。 图 4 有限元模型 也可以在几何体(Geometry)中选中要划分的体,在几何体点右键对部分体先进行划分,然后依次划分体。 2.4 边界条件及施加载荷正弦试验条件如图 4 所示,在设计阶段,可以直接使用鉴定条件进行分析。图 5 正弦分析条件
图 6 正弦分析频率及算法设置 图 7 正弦载荷设置 ω=2πf 2.5 仿真结果谐响应分析查看结果主要分三步:第一步先要绘制关键点的位移与频率曲线。根据经验我们知道本结构在三通处一般较薄弱,选择薄弱处的多个面,如图 9。 图 9 薄弱部位面选择 第二步,找出最大值对应的关键频率和相位角,在属性 Spatial Resolution 中选择 Use Maximum,在频率 100 Hz 或 94 Hz 时应力最大,如图 10 。 图 10 关键频率及相位角 第三步,查看整个结构在对应频率下的应力,如图 11。 图 11 关键频率点应力 说明:这里最大应力与图 10 查看的最大 Mises 应力有一定差,一个原因是最大应力发生在两体交界面,两体交界面无法识别应力-频率曲线或位移-频率曲线。 用同样的方法在 Y 和 Z 方向施加正弦载荷进行计算,得到关键频率点下整个结构的应力。 其中,为需用应力,脆性材料取强度极限;其它材料取弹性极限。通常,准静态载荷的安全系数一般取f≥1.5;振动载荷的安全系数一般取f=1.2-1.35。 M.S=161.7/(26.7×1.35)-1=3.48>0 满足结构强度安全裕度设计要求。 3 用模态叠加法进行正弦分析 在 ANSYS Workbench 中用模态叠加法进行正弦分析有几种操作形式,现对几种形式进行比对,供大家进行交流。 3.1 正弦分析-模态叠加法(应用模态分析结果)使用模态叠加法进行正弦分析,需先进行模态分析再进行正弦分析,如图 12。 图 12 正弦振动模块导入 3.1.1 模态分析图 13 前 6 阶模态频率值 图 14 前 6 阶模态振型 3.1.2 正弦分析模态叠加法进行正弦分析的 Sloution Methond 的默认为 Mode Superposition ,如图 15。 图 15 正弦分析分析方法设置 图 16 模态叠加法进行正弦分析分析应力结果 3.2 正弦分析-模态叠加法(引用模态分析 Model)图 16 正弦分析引用模态分析中的模型分析之后,无法完成计算,并出现了错误警告:Unable to find requested modes . Refer to Troubleshooting in the Help Systemfor more details如图 17,没有完成计算。图 17 运算结果报错3.3 正弦分析-模态叠加法(直接计算)有的参考资料直接使用模态叠加法进行正弦分析,没有进行模态分析,如图 18。图 18 直接使用模态叠加法进行正弦分析分析之后,无法完成计算,并出现了错误警告:Unable to find requested modes . Refer to Troubleshooting in the Help Systemfor more details如图 19,没有完成计算。为了说明这种分析方法的问题,接着使用简单模型验证这种分析方法。图 19 运算结果报错3.4 正弦分析-模态叠加法(简单模型直接计算)为了避免由于复杂模型设置出现问题导致运算无法完成,使用简单模型进行模态叠加法正弦分析,模型如图 20。图 20 简单模型试算分析之后,也无法完成计算,并出现了类似的错误警告,如图 21。图 21 运算结果报错 特别说明: 本分享关于正弦分析具体操作只代表个人的一些看法,有不同意见可以相互讨论。 |
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