分析过程：6.3.3详细解析

时间：2023-06-20 理论教育版权反馈

【摘要】：2）选择|命令，设置分析单位，如图6-41所示。3）双击中下的选项，即可在创建分析项目A，如图6-42所示。图6-43 创建分析项目B注意：在进行谐响应分析前进行模态分析，虽然在谐分析中不要求进行模态分析，但这样做可更好地了解结构的固有频率。

分析过程：6.3.3详细解析

1.启动Workbench并建立分析项目

1）双击桌面上的【Workbench14.5】图标，启动ANSYS 14.5 Workbench，进入用户操作界面。

2）选择【Units】|【Metric（kg，mm.s，℃，mA，N，mV）】命令，设置分析单位，如图6-41所示。

3）双击【Toolbox（工具箱）】中【Component Systems】下的【Geometry】选项，即可在【Project Schematic（项目管理区）】创建分析项目A，如图6-42所示。

4）在【Toolbox（工具箱）】中【Analysis Systems】下的【Modal】选项上按住鼠标左键，拖动到【Project Schematic（项目管理区）】分析项目A中的A2上，当A2呈红色高亮显示时，释放鼠标创建分析项目B，如图6-43所示。

图6-41 设置分析单位

图6-42 创建分析项目A

图6-43 创建分析项目B

注意：在进行谐响应分析前进行模态分析，虽然在谐分析中不要求进行模态分析，但这样做可更好地了解结构的固有频率。

5）在【Toolbox（工具箱）】中【Analysis Systems】下的【Harmonic Response】选项上按住鼠标左键，拖动到【Project Schematic（项目管理区）】分析项目B中的B6上，当B6呈红色高亮显示时，释放鼠标创建分析项目C，如图6-44所示。

图6-44 创建分析项目C

2.导入几何体模型

1）在A2栏的【Geometry】上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择【Import Geometry】|【Browse】命令，如图6-45所示，弹出【打开】对话框。

2）在弹出的【打开】对话框中选择文件路径，导入随书光盘中的“\Chapter06\uncompleted\Press.sldasm”几何体文件。此时，A2栏的【Geometry】项后面的变为，表明实体模型已经添加。

3）双击项目A中的A2栏的【Geometry】，此时会进入到DesignModeler界面，并弹出【ANSYS Workbench】对话框，选择【Millimeter】单选按钮设置mm单位，如图6-46所示。

图6-45 选择【Import Geometry】|【Browse】命令

图6-46 【ANSYS Workbench】对话框

4）进入DM后，设计树中【Import1】节点前面显示，表示需要生成，图形窗口没有图形显示，单击按钮，生成几何体，即可在窗口右侧显示出几何图形，如图6-47所示。

图6-47 生成几何图形后的DesignModeler界面

5）单击按钮，弹出【另存为】对话框，选择合适的文件路径和名称后，单击【保存】按钮保存项目。

6）回到DesignModeler界面，单击右上角的按钮，退出DesignModeler，返回到Workbench主界面。

3.添加材料库

本例中为了简化分析过程，选择的材料为Structural Steel，该材料为ANSYS Workbench系统默认材料。

4.添加模型材料属性

本例中为了简化分析过程，选择的材料为Structural Steel，该材料为ANSYS Workbench系统默认材料，所以不用为模型实体添加材料。

5.划分网格

1）双击【Project Schematic（项目管理区）】中项目B的B4栏的【Model】项，进入Mechanical界面。在该界面下可进行网格划分、分析设置、结果观察等。

2）在【Outline（分析树）】中选择【Mesh】节点，单击【Mesh】工具栏上的【Mesh Control（网格控制）】|【Sizing（尺寸）】命令，单击【图形】工具栏上的选择模式下的【Box Select（框选）】按钮，然后再单击【Body（选择体）】按钮，在【Details of“Body Sizing”Sizing】列表中单击【Scope】选项下的【Scoping Method】项，框选所有实体，单击【Geometry】项中的【Apply】按钮完成，在【Element Size】文本框中输入10mm，如图6-48所示。

图6-48 设置网格尺寸

3）在【Outline（分析树）】中选择【Mesh】节点，单击【Mesh】工具栏上的【Mesh（网格）】|【Generate Mesh（生成网格）】命令，将弹出网格生成进度条，表明正在划分网格。当网格划分完成后，进度条自动消失，最终生成效果如图6-49所示。

图6-49 生成网格

6.施加模态分析载荷与边界条件

1）在【Outline（分析树）】中选择【Modal（B5）】节点，出现【Environment】工具栏。

2）单击【Environment】工具栏上的【Supports】|【Fixed Support（固定约束）】命令，单击【图形】工具栏上的选择模式下的【Single Select（单选）】按钮，然后再单击【Face（选择面）】按钮，在【Details of“Fixed Support”】列表中单击【Scope】选项下的【ScopingMethod】项，选择4个端面，单击【Geometry】项中的【Apply】按钮完成，如图6-50所示。

图6-50 施加固定约束

7.设置模态分析求解项

1）在【Outline（分析树）】中选择【Modal（B5）】节点下的【Analysis Settings】，设置【Detail of“Analysis Settings”】中的【Max Modals to Find】为6，求解前6阶模态，如图6-51所示。

图6-51 设置模态求解参数

2）在【Outline（分析树）】中选择【Solution（B6）】节点，单击【Solution】工具栏上的【Deformation】|【Total】命令，此时在分析树中插入【Total Deformation】项，如图6-52所示。

3）同理，插入其他5个模态求解结果，如图6-53所示。

图6-52 设置求解模态变形

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图6-53 插入模态求解结果

8.模态求解并显示分析结果

1）单击工具栏上的【Solve】按钮，启动求解，系统弹出进度条，表示正在求解。求解完成后进度条自动消失，如图6-54所示。

2）在【Outline（分析树）】中选择【Solution（B6）】节点，单击其下的【Total Deformation】项，在图形窗口显示出一阶振型。采用相同的方法可以观察其他各阶模态的分析结果，如图6-55所示。

图6-54 求解进度条

图6-55 各阶模态振型

3）在【Outline（分析树）】中选择【Solution（B6）】节点，单击其下的【Total Deformation】项，在Mechanical界面的右下方可以观察到模型的固有频率，如图6-56所示。

图6-56 模型的固有频率

9.施加谐响应分析载荷与边界条件

1）在【Outline（分析树）】中选择【Harmonic Response（C5）】节点，出现【Environment】工具栏。

2）单击【Environment】工具栏上的【Loads】|【Force】命令，单击【图形】工具栏上的选择模式下的【Single Select（单选）】按钮，然后再单击【Face（选择面）】按钮，在【Details of“Force”】列表中单击【Scope】选项下的【Scoping Method】项，选择如图6-57所示表面。单击【Geometry】项中的【Apply】按钮，在【Define By】下拉列表中选择Components，在【X Component】和【Z Component】文本框中输入100，在【Y Component】文本框中输入500，在【Phase Angle】文本框中输入0，如图6-57所示。

图6-57 施加力

10.设置谐响应分析求解项

1）在【Outline（分析树）】中选择【Harmonic Response（C5）】节点下的【Analysis Settings】，将【Detail of“Analysis Settings”】中的【Range Maximum】设置为1000，取100个频率点结果，输入【Solution Intervals】为100，如图6-58所示。

2）在【Outline（分析树）】中选择【Solution】节点，出现【Solution】工具栏。

3）求解应力响应。单击【Solution】工具栏上的【Frequency Response】|【Stress】命令，此时在分析树中插入【Frequency Response】项，按<F2>键，将其重新命名为Frequency Response Stress，选择如图6-59所示的表面，在详细设置窗口中设置【Orientation】为Y Axis，如图6-59所示。

图6-58 设置谐响应求解参数

图6-59 添加应力响应求解项

4）求解变形响应。单击【Solution】工具栏上的【Frequency Response】|【Deformation】命令，此时在分析树中插入【Frequency Response】项，按<F2>键，将其重新命名为Frequency Response Deformation，选择如图6-60所示的表面，在详细设置窗口中设置【Orientation】为Y Axis，如图6-60所示。

图6-60 添加变形响应求解项

11.谐响应求解并显示分析结果

1）单击工具栏上的【Solve】按钮，启动求解，系统弹出进度条，表示正在求解。求解完成后进度条自动消失，如图6-61所示。

图6-61 求解进度条

2）应力响应结果。在【Outline（分析树）】中选择【Solution（C6）】节点，单击其下的【Frequency ResponseStress】项，可以观察到谐响应应力分析结果，如图6-62所示。上图为幅值频谱，下图为相位频谱，从图可看到有两个谐振动频率，Y方向1阶频率为290.13Hz，2阶频率为547.28Hz，与模态分析结果相同。