ANSYS动力学分析指南 模态分析 ( SPOPTDDAM)中,模态扩展可以放在谱分析之后按命令 MXPAND中设置的阀值 SIGNIF有选 择地进行。如要将模态扩展放在谱分析之后进行,请在“ Mode analysis options(模态分析选项)” ( MODOPT)对话框中的“ mode exparision(模态扩展)”栏( MXPAND)选NO。模态叠加法不需 要扩展模态。 §1.8.1注意要点 模态扩展要求振型文件 Jobname.MODE、文件 Jobname EMAT、 Jobname.ESAV、及 Jobname.TRI(如果采用缩减法)必须存在。 数据库中必须包含和解算模态时所用模型相同的分析模型。 §1.8.2扩展模态 1.重新进入 ANSYS求解器 命令:/SOLU GUI: Main Menu>Solution 生意一在护展处理前必须(用命令 FINISH)明确地离开求解器并重新进入求解器。 2.激活扩展处理及相关选项。 ANSYS提供的扩展处理选项有 展处理选项 选项 冷令 GUI途径 Expansion Pass On/Off EXPASS Main Menu>Solution>-Analysis Type-Expansion Pass No of Modes to Expand MXPAND Main Menu>Solution>-Load Step Opts-ExpansionPass > Expand Freq Range for Expansion MXPAND Main Menu> Solution>-Load Step Opts-Expansion Pass >Expand Stress Calc On/Off MXPAND Main Menu>Solution>-Load Step Opts -Expansion Pass >Expand Modes 选项: Expansion Pass On( Ofexcess 选择ON(打开)。 选项: Number of Modes to Expand LMXPAND, NMODE7 指定要扩展的模态数。记住:只有经过扩展的模态可在后处理器中进行观察。缺省为 不进行模态扩展。 dt] Frequency Range for Expansion /MXPAND, FREQB, FREQEJ 这是另一种控制要扩展的模态数的方法。如果指定了一个频率范围,那么只有该频率 范围内的模态会被扩展 选项: Stress calculations On/Off LMXPAND, Ecale 如果准备在模态分析后进行谱分析并对产生谱的应力和力感兴趣则打开(ON)此选 项。模态分析中的“应力”并不代表结构中的实际应力,而只是给出一个各阶模态之间相 对的应力分布的概念。缺省为不计算应力。 3.指定载荷步选项。模态扩展处理中唯一有效的选项是输出控制: Printed Output 第13页
ANSYS动力学分析指南 模态分析 此选项用来设置在输出文件 Jobname OUT中包含所有的结果数据(扩展得到的振型, 应力,力 命令: OUTPR GUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Output Ctrls>Solu Printout Database and results file output 此选项用来控制结果文件 Jobname RST中包含的数据。 OUTRES中的FREQ域只可 为ALL或NONE;即要么输出所有模态要么不输出任何模态的数据。比如,不可能输出每 隔一阶的模态信息。 命令: OUTRES GUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Output Ctrls> DB/Results File 4.开始扩展处理 扩展处理的输出包括已扩展的振型,而且还可以要求包含各阶模态的相对应力分布 命令: SOLVE GUI: Main menu> Solution>Gurrent Ls 5.如须扩展另外的模态(如不同频率范围的模态)请重复步骤2、3和4。每一次扩展处理在结果 文件中存储为单独的载荷步。谱分析要求所有的扩展模态保存在一个载荷步中。在单点响应谱 分析( SPOPT,SPRS)和动力学设计分析方法( SPOPTDDAM)中,模态扩展可以放在谱分析 之后按命令 MXPAND中设置的重要性因子 SIGNIF值进行。如要将模态扩展放在谱分析之后进 行,请在“ Mode analysis options(模态分析选项)”( MODOPT)对话框中的“ mode expansion (模态扩展)”栏( MXPAND)选NO 6.离开 SOLUTION,现在可以在后处理器中观察结果了 命令: FINISH GUI:关闭 Solution菜单 生意一展处理在这里是做为一个单的阶段。但如果在模态求解阶虽即包含了 MXPAND命令 程序就将不仅解出特征值和特征向量,而且力展指定的振型 §1.9观察结果 模态分析的结果(即模态扩展处理的结果)被写入到结构分析结果文件 Jobname.RST中。分析 结果包括: 固有频率 扩展振型 相对应力和力分布(如要求输出了)。 可以在 POSTI[/POST1]即普通后处理器中观察模态分析的结果。模态分析的一些常用后处理 操作将在下面予以描述。关于后处理功能的完整描述参见<< ANSYS基本过程指南>>的第4章。 §1.9.1注意要点 如要在POST1中观察结果,则数据库中必须包含和求解时相同的模型。 结果文件 Jobname RST必须存在 第14页
ANSYS动力学分析指南 态分析 §1.9.2观察结果数据的过程: 读入合适子步的结果数据。每阶模态在结果文件中被存为一个单独的子步。比如扩展了6阶模态 结果文件中将有由6个子步组成的一个载荷步。 命令:SET, SBSTEP GUI: Main Menu>General Postproc>-Read Results-substep 2.执行任何想做的POST1操作。常用的模态分析POST1操作如下: §1.9.3选项:列表显示所有频率 用于列出所有已扩展模态对应的频率。下面是一个该命令输出结果的例子: ****INDEX OF DATA SETS ON RESULTS FILE***** SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE 2973 1234 40.476 78.082 188.34 命令:SET,LIST GUI: Main Menu>General Postproc>List Results>Results Summary §1.9.4选项:图形显示变形 命令: PLDISP GUI: Main Menu>General Postproc>Plot Results>Deformed Shape 用 PLDISP命令的KUND域可设置将未变形形状叠加在显示结果中。 §1.9.5选项:列表显示主自由度 命令: MLISTALL GUI: Main menu>Solution>Master DOFs>List ALL 注意一如要用图形方式显示主自由度,请送择绘制出模型中的节点(GU1途径Uinv MenC>Plot> Nodes或命令MIST) §1.9.6选项:线单元结果 命令: ETABLE GUI: Main Menu>General Postproc>Element Table> Define Table 对线单元,象梁、桁条和管子,可以用 ETABLE命令获得导出数据(应力、应变等)。 结果数据通过一个标识字和一个 ETABLE命令中的顺序号或部件名组合起来加以区分。详 细内容参见<< ANSYS基本分析过程指南>对于 ETABLE的讨论。 第15页
ANSYS动力学分析指南 模态分析 §1.9.7选项:等值图显示结果项 命令: PLNSOL或 PLESOL GUI: Main Menu>General PostProc>Plot Results>-Contour Plot-Nodal Solu k Element Solu 使用这些选项可绘制几乎所有结果项的等值线图,如应力(SX,SY,Sz…)、应变( EPELX, EPELY, EPELZ…)和位移(UX,UY,UZ…)。 PLNSOL和 PLESOL命令的KUND域可用来设置将未变形形状叠加在显示结果中。 绘制单元表数据和线单元数据的等值线: 命令: PLETAR,PLLS GUI: Main Menu>General Postproc>Element Tabe> Plot Element Table Main Menu> General Postproc>Plot Results>Contour Plot-Line Elem Res 注意一命令 PLNSOL会对点处的导出数据如应力和应变歌平均值。这种平均会导致在不同材辉 单元、不同的壳厚度、或其它不连续性出现处的芹点上出现“污损”值。为了避免出现这种污损效 应,在使用命令 PLNSOL前应该用选择功能(<< ANSYS基本分析过程指南>第7章所述的)先选 中同种材料的单元,同样厚度的壳等。 §1.9.9选项:列表显示结果项 命令: PRNSOL(节点结果) PRESOL(一个单元接一个单元的结果) PRRSOL(反作用数据)等 GUl: Main Menu>General Postproc>List Results>solution option Main Menu>General Postproc>List Results>-Sorted Listing-Sort Nodes g Sort Eler 用 NSOPT和 ESORT命令可在列表之前对数据进行排序。 §1.9.10其它功能 许多其它的后处理功能如将结果映象到一个路径上和载何工况( Load case)组合等,在 POSTI 中均可使用。详情参见<< ANSYS基本分析过程指南> 关于命令 ANTYPE、 MODOPT、M、 TOTAL、 EXPASS、 MXPAND、SET及 PLDISP的论述参 见<< ANSYS命令参考手册>。 §1.10有预应力模态分析 有预应力模态分析用于计算有预应力结构的固有频率和模态,如旋转的涡轮叶片的模态分析。 除了首先要通过进行静力分析把预应力加到结构上外,有预应力模态分析的过程和常规模态分析基 本上一样 1.建模并获取打开预应力效应[ PSTRES,ON]的静力分析解。静力分析中的集中质量矩阵的设置 LUMPM]必须与随后的有预应力模态分析中的集中质量矩阵设置一致。“静力学分析”中描 述了如何进行静力学分析 2.重新进入求解器并获取模态分析解,注意打开预应力效应选项(再用一次命令 PRSTES,ON)。 第16页
ANSYS动力学分析指南 模态分析 另外,在静力学分析中生成的文件 Jobname EMAT和 Jobname. ESAV必须都存在。 3.扩展模态并在后处理器中观察它们 步骤1也可以是一个瞬态分析,但应当记住在需要的时间点保存EMAT和ESAV文件 §1.11大变形预应力模态分析 可以在大变形静力学分析后进行预应力模态分析,以便计算高度变形结构的固有频率和振型。 除用 PSOLⅤE命令而不是 SOLVE命令执行模态分析求解,其他过程与有预应力模态分析过程一致 参见下面列出的简单命令流。另外,必须用 UPCOORD命令修正坐标以得到正确的应力,使用 EMATWRITET命令指定写出 File. EMAT文件。 注意一该过程需要单元材料和上一次静力分析得到得单元载荷矢量(例如,压力、温度和加速度载 荷)。如果利用命 ALVSCALE)指定,这些载荷将传递给后续的模态叠加分析 Initial, large deflection static analysis /PREP7 FINISH /SO ANTYPE STATIC Static analysis NLGEOM. ON Large deflection analysis PSTRES.ON Flag to calculate the prestress matrix EMATWRITE YES Write File EMAT (input to PSOLVE step) SOLVE FINISH Prestressed modal analysis SOLU ANTYPE MODAL Modal analysis UPCOORD. 1.0.ON Add previous displ. to coordinates and then zero i the displacements PSTRES. ON Prestress effects on MODOPT Select eigensolver MXPAND Specify number of modes to be expanded, if desired PSOLVEEIGXXXX Calculates the eigenvalues and eigenvectors Use EIGLANb, EIGFULL, EIGUNSYM, or eIgdaMPto i match MOdopt command FINISH SOLU !Additional solution step for expansion EXPASS. ON PSOLVE.EIGEXP Expands the eigenvector solution. Required if want to review mode shapes in the postprocessor. FINISH §1.12循环对称结构的模态分析 如果结构呈现出循环对称(例如,风轮或正齿轮)特点,则可以通过仅对它的一部分建模来计 算结构整体的固有频率和振型。这一被称为“循环对称结构模态分析”的特征可以节省大量人力和