音叉频率分析：SolisWorks2014实例

本实例以图6-106所示的音叉为例，对音叉在不受外部荷载和受到外部荷载两种情况下进行频率分析。

图6-106 音叉

当人握住音叉的把柄时，音叉把柄的末端可以视为受到固定约束，如图6-107所示。当音叉没受到外力的作用时，利用频率分析可以得到它的前五阶共振频率和模态；接着对音叉施加较大的拉力，如图6-108所示，再利用频率分析来研究外力对音叉的共振频率的影响。

图6-107 固定约束

图6-108 施加拉力

——参见附带光盘中的“Start/ch6/6.3.2.sldprt”文件。

——参见附带光盘中的“End/ch6/6.3.2”文件夹。

——参见附带光盘中的AVI/ch6/6.3.2.avi

（1）在随书光盘中打开音叉的模型，如图6-109所示。然后单击Simulation标准工具栏中的“新算例”，左侧弹出如图6-110所示的对话框，在“类型”中单击“频率”，最后单击“确定”新建一个算例。

图6-109 音叉

图6-110 新建频率算例

（2）单击“应用材料”，弹出如图6-111所示的对话框，在材料库中选择“锻制不锈钢”，然后单击“应用”，最后单击“关闭”，关闭对话框。

图6-111 应用材料

（3）单击“夹具顾问”附加菜单中的“固定几何体”，弹出如图6-112所示的对话框，在“标准”中选择“固定几何体”，在“夹具的面、边线、顶点”中选择图中所示的面1，最后单击“确定”，为音叉添加固定约束。

（4）单击Simulation标准工具栏中的“生成网格”，弹出如图6-113所示的对话框，这里无需设置，按照默认参数划分网格即可，单击“确定”划分网格，划分好网格的模型如图6-114所示。

图6-112 固定几何体

图6-113 划分网格

图6-114 模型的网格

（5）单击Simulation标准工具栏中的“运行”，运行分析。运行分析后，在“结果”文件夹中列出前五阶的振幅，如图6-115所示。分别单击该文件夹的“振幅1”～“振幅5”，可以看到音叉的前五阶模态，分别如图6-116～图6-120所示。再把鼠标移动至“结果”上，单击右键，在弹出的快捷菜单中选择“列举共振频率”，则可以看到前五阶的共振的频率，如图6-121所示。

图6-115 结果文件夹

图6-116 振幅1

(www.xing528.com)

图6-117 振幅2

图6-118 振幅3

图6-119 振幅4

图6-120 振幅5

图6-121 列举共振频率

(6)接下来对音叉施加外力，然后分析它的频率。如图6-122所示，把鼠标移动到右下角的“频率1”上，单击右键，在弹出的右键菜单中选择“复制”，弹出如图6-123所示的定义算例名称对话框，在“算例名称”中输入“频率2”，单击“确定”，新建算例“频率2”，同时会自动进入频率2中。

图6-122 复制频率1

图6-123 命名新算例

（7）在“频率2”中，单击“外部荷载顾问”附加菜单的“力”，弹出如图6-124所示的对话框，在“法向力的面”中选择图中所示的两个面，然后在“力值”中输入500，勾选“反向”，单击“确定”，为音叉添加一个拉力。

（8）单击Simulation标准工具栏中的“运行”，运行分析。运行分析后，分别单击该文件夹中的“振幅1”到“振幅5”，可以看到音叉的前五阶模态，分别如图6-125～图6-129所示。再把鼠标移动到“结果”上，单击右键，在弹出的快捷菜单中选择“列举共振频率”，则可以看到前五阶的共振的频率，如图6-130所示。

图6-124 添加拉力

图6-125 振幅1

图6-126 振幅2

图6-127 振幅3

图6-128 振幅4

图6-129 振幅5

图6-130 列举共振频率

（9）对比频率1和频率2中的结果可以发现：音叉在受到外力的情况下，其模态（即振幅1到振幅5）并无发生明显变化，但是共振频率却变大了。这个结果并不难理解，因为外力会导致音叉的刚度发生变化，因此会影响其共振频率。此时频率分析已经完成，保存文件即可。