结构动力学分析步骤解析

对于不同动力学分析类型，ANSYS软件的分析步骤稍有不同，下面以模态分析为例来讲解ANSYS结构动力学分析步骤，包括指定分析类型、建立有限元模型、加载和求解、结果后处理分析等。

1.指定分析类型

要进行结构动力学分析，选择“Main Menu＞Preference”命令，弹出“Preferences for GUI Filtering”对话框，勾选中“Structural”选项，如图7-3所示。

图7-3 “Preferences for GUI Filtering”对话框

2.建立有限元模型

在建立模型过程中，应该首先确立所要分析工程的作业文件名，分析的工作标题，然后通过前处理程序定义单元类型、实常数、材料属性等。需要注意以下事项：

1）在模态分析中，必须定义材料密度（DENS）。

2）模态分析只能使用线性单元和线性材料，非线性性质将被忽略。

3.加载和求解

完成模型的建立后就可以开始加载和求解，包括定义分析类型和分析选项，根据分析对象的工作状态和环境施加边界条件和载荷，对结果输出内容进行控制，根据设定的情况进行有限元求解。

（1）指定分析类型 选择“Main Menu＞Solution＞New Analysis”命令，弹出“New Analysis”对话框，选中“Modal”选项，如图7-4所示。

图7-4 “New Analysis”对话框

图7-5 “Solution Analysis”对话框(www.xing528.com)

（2）进行分析控制设定 选择“Main Menu＞Solution＞Analysis Type＞Analysis Options”命令，弹出“Modal Analysis”对话框，如图7-5所示。

Mode extraction Method：用于选择适当的模态提取方法，建议采用“Block Lanczos（分块兰索斯法）”法。

No.of modes to extract：用于输入模态的提取数目。

No.of modes to expand：用于输入扩展模态的数目，建议与模态提取数目相等。模态扩展常用于在后处理中观察振型、计算单元应力、进行后续的频谱分析。

Incl prestress effects？：用于是否选择预应力效应。

（3）施加载荷 在结构动力学分析中施加载荷方法与结构静力分析相同，主要是施加边界条件（包括位移约束和外部体载荷）。需要注意的是，因为振动被假定为自由振动，所以外部载荷将被忽略。

（4）求解 对于模态分析通常只进行一个载荷步的求解，所以可直接利用“Main Menu＞Solution＞Solve＞Current LS”命令对问题进行求解。

4.结果后处理

在通用后处理器中可列表显示结构的固有频率，图形显示振型等。查看固有频率可选择“Main Menu＞General Postproc＞Results Summary”命令，弹出“SET，LIST Command”对话框，弹出“SET，LIST Command”对话框，显示模态计算结果如图7-6所示。

图7-6 “SET，LIST Command”对话框

查看振型可选择“Main Menu＞General Postproc＞Read Results＞By Pick”命令，选择一个固有频率，然后通过选择“Main Menu＞General Postproc＞Plot Results＞Contour Plot＞Nodal Solu”命令，弹出“Contour Nodal Solution Data”对话框，选择“Nodal Solution＞DOF Solution＞Displacement vector sum”，单击“OK”按钮显示变形云图，如图7-7所示。

图7-7 显示振型