1、第10章,模態(tài)分析,2,模態(tài)分析,模態(tài)分析屬于動力學(xué)的范疇，主要用于確定機構(gòu)的振動特性，同時也是其他動力學(xué)分析的基礎(chǔ)。在工程中，常常需要對機構(gòu)求解其結(jié)構(gòu)的固有頻率與模態(tài)，得到固有頻率可以進一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)，從而使機構(gòu)達到最佳狀態(tài)。,3,模態(tài)分析,10.1 模態(tài)分析的定義及應(yīng)用 10.2 模態(tài)分析的方法 10.3 矩陣縮減技術(shù)和主自由度選擇準(zhǔn)則 10.4 模態(tài)分析過程 10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,4,10.1 模態(tài)分析的定義及應(yīng)用,模態(tài)分析用于確定結(jié)構(gòu)的振動特性，得到構(gòu)件的固有頻率和振型。固有頻率與振型是承受動載荷結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要參數(shù)。模態(tài)分析可以是瞬態(tài)動力學(xué)分析、諧響應(yīng)分析或者譜分析的出發(fā)點，

2、例如通過模態(tài)疊加法進行諧響應(yīng)或瞬態(tài)動力學(xué)分析時模態(tài)分析是其必要的前處理過程。通過模態(tài)分析，可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計上減少共振，使設(shè)計者了解結(jié)構(gòu)對于不同類型的動載荷的響應(yīng)情況；有利于在其他分析中估算出求解控制參數(shù)，優(yōu)化參數(shù)，縮短計算時間。 ANSYS中的模態(tài)分析屬于線性分析，對于非線性分析，即使定義相關(guān)參數(shù)也會被忽略，它們將被當(dāng)做是線性的。例如，如果分析中包含了接觸單元，則系統(tǒng)取其初始狀態(tài)的剛度值并且不再改變。,5,10.2 模態(tài)分析的方法,首先，讓我們先了解一下模態(tài)分析的幾個基本概念： （1）模態(tài)提?。∟o. of modes to extract） 用于描述特征值和特征向量的計算。 （2）模態(tài)擴展（N

3、o. of modes to expand） 將模態(tài)陣型寫入結(jié)果文件。 （3）參與系數(shù) 在給定方向上給定模態(tài)參與的程度。,6,10.2 模態(tài)分析的方法,ANSYS14.5提拱了6種模態(tài)提取方法，它們分別是 分塊Lanczos法 PCG Lanczos法 非對稱法 阻尼法 QR阻尼法 超節(jié)點法。,7,10.2 模態(tài)分析的方法,圖10-1 模態(tài)分析方法,8,10.2 模態(tài)分析的方法,（1）分塊Lanczos法（Block Lanczos） 分塊Lanczos法特征值求解器是ANSYS默認(rèn)的求解器。采用 Lanczos 算法，Lanczos 算法是用一組向量來實現(xiàn) Lanczos 遞歸計算。分塊La

4、nczos法采用的是稀疏矩陣方程求解器。 當(dāng)計算某系統(tǒng)特征值譜所包含一定范圍的固有頻率時，采用分塊Block Lanczos法提取模態(tài)特別有效。計算時，求解從頻率譜中間位置到高頻端范圍內(nèi)的固有頻率時的求解收斂速度和求解低階頻率時基本上一樣快。求解速度高，計算速度快，提取大模型的多階模態(tài)（40階以上），適用于大型對稱特征值求解問題，尤其適合于由殼或殼與實體組成的模型。,9,10.2 模態(tài)分析的方法,（2）PCG Lanczos法 PCG Lanczos法適用于非常大的對稱特征值問題（50萬自由度以上），在求解最低階模態(tài)時尤其有用，這種方法采用PCG求解器。,10,10.2 模態(tài)分析的方法,（3）

5、非對稱法（Unsymmetic） Unsymmetric 法用于系統(tǒng)矩陣為非對稱矩陣的問題，采用完整的K和M矩陣和Lanczos矩陣。如果系統(tǒng)是非保守的，非對稱法將解得復(fù)特征值和特征向量。特征值的實部表示固有頻率，虛部是系統(tǒng)穩(wěn)定性的量度，由李雅普諾夫穩(wěn)定性得，負值表示系統(tǒng)是穩(wěn)定的，正值表示系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，常用于聲學(xué)及其他非對稱剛度和質(zhì)量矩陣等問題。該方法不進行Sturm序列檢查，因此有可能遺漏一些高頻端模態(tài)。,11,10.2 模態(tài)分析的方法,（4）阻尼法（Damped） Damped 法用于阻尼不可忽略的問題，例如軸承問題。阻尼法使用完整的剛度矩陣K、質(zhì)量矩陣M、阻尼陣C。采用Lanczos算

6、法并計算得到復(fù)數(shù)特征值和特征向量。阻尼法也不能不進行Sturm序列檢查，因此有可能遺漏一些高頻端模態(tài)。 特征值的實部代表系統(tǒng)的穩(wěn)定性，虛部代表系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)角頻率。如果實部小于零，系統(tǒng)的位移幅度將EXP指數(shù)規(guī)律遞減，穩(wěn)定響應(yīng)；如果實部大于零，位移幅度將按指數(shù)規(guī)律遞減，不穩(wěn)定響應(yīng)。如果不存在阻尼，特征值的實部將為零。,12,10.2 模態(tài)分析的方法,ANSYS報告的特征值結(jié)果實際上是被2 除過的，單位為Hz。 在有阻尼系統(tǒng)中，不同節(jié)點上的響應(yīng)可能存在相位差。對于任何節(jié)點，幅值應(yīng)是特征向量實部和虛部分量的矢量和。,13,10.2 模態(tài)分析的方法,（5）QR阻尼法（QR Damped） QR Dampe

7、d (QR 阻尼)法具有分塊Lanczos的優(yōu)點，以線性合并無阻尼系統(tǒng)少量數(shù)目的特征向量近似表示前幾階復(fù)阻尼特征值。采用實特征值求解無阻尼振型之后，運動方程將轉(zhuǎn)化到模態(tài)坐標(biāo)系。然后，采用 QR 阻尼法，一個相對較小的特征值問題就可以在特征子空間中求解出來了。 該方法能夠很好地求解大阻尼系統(tǒng)模態(tài)解。由于該方法的計算精度取決于提取的模態(tài)數(shù)目，所以建議提取足夠多的基頻模態(tài)，阻尼較大的系統(tǒng)更如此，這樣才能保證得到好的計算結(jié)果。QR阻尼法不建議用于提取臨界阻尼或過阻尼的模態(tài)。此法輸出實部和虛部的特征值，只輸出實特征向量。,14,10.2 模態(tài)分析的方法,（6）超節(jié)點法（supernode） 超節(jié)點法適用

8、于一次性求解高達10000階的模態(tài)，可用于模態(tài)疊加法或PSD分析的模態(tài)提取，以求解結(jié)構(gòu)的高頻響應(yīng)。,15,10.3 矩陣縮減技術(shù)和主自由度選擇準(zhǔn)則,1.矩陣縮減技術(shù) 矩陣縮減是通過縮減模型矩陣的大小以實現(xiàn)快速、簡便的分析過程的方法。主要適用于動力學(xué)分析，如模態(tài)分析，諧響應(yīng)分析和瞬態(tài)動力學(xué)分析。矩陣縮減也在子結(jié)構(gòu)分析中用于生成超單元。,16,10.3 矩陣縮減技術(shù)和主自由度選擇準(zhǔn)則,矩陣縮減可以按照靜力學(xué)分析相同的方法建立一個詳細的模型，在有動力學(xué)特征的部分用于動力學(xué)分析?？梢酝ㄟ^辨識定義為主自由度的關(guān)鍵自由度來選擇模型的動力學(xué)特征部分，所選取的主自由度應(yīng)該足以描述系統(tǒng)的動力學(xué)行為。ANSYS程

9、序根據(jù)主自由度來計算縮減矩陣和縮減自由度解，然后通過執(zhí)行擴展處理將解擴展到完整的自由度集上。矩陣縮減的主要優(yōu)點是，可以大大節(jié)省CPU計算時間。,17,10.3 矩陣縮減技術(shù)和主自由度選擇準(zhǔn)則,ANSYS程序采用的矩陣縮減基礎(chǔ)理論是Guyan縮減法計算縮減矩陣。Guyan縮減法的一個關(guān)鍵假設(shè)是：對于較低的頻率，從自由度（被縮減的自由度）上的慣性力和從主自由度傳遞過來的彈性力相比是可以忽略的。因此，結(jié)構(gòu)的總質(zhì)量只分配到主自由度上。最終結(jié)果是縮減的剛度矩陣是精確的，而縮減的質(zhì)量和阻尼矩陣是近似的。,18,10.3 矩陣縮減技術(shù)和主自由度選擇準(zhǔn)則,2.主自由度選擇準(zhǔn)則 縮減矩陣的精度取決于主自由度的位

10、置和數(shù)目。對于給定的問題，可以選擇不同的主自由度集，在多數(shù)情況下都可以得到可接受的結(jié)果。選擇主自由度可以用命令M和MGEN選擇，也可以用TOTAL命令讓程序在求解過程中選擇。用戶可以兩種方式兼用：自己選擇少量主自由度，讓ANSYS程序選擇一些自由度。這樣可以彌補可能被遺漏的模態(tài)。,19,10.3 矩陣縮減技術(shù)和主自由度選擇準(zhǔn)則,人工選取主自由度的基本準(zhǔn)則： （1）主自由度的總數(shù)至少應(yīng)是感興趣的模態(tài)數(shù)的兩倍。 （2）在相對較大的質(zhì)量或較大轉(zhuǎn)動慣量但相對較低剛度的位置選擇主自由度。 （3）把估計結(jié)構(gòu)或部件要振動的方向選為主自由度。 （4）如果要選的自由度屬于一個耦合集，則只需選擇耦合集中首要的自由

11、度。,20,10.3 矩陣縮減技術(shù)和主自由度選擇準(zhǔn)則,（5）如果最關(guān)注的是彎曲模態(tài)，則可以忽略轉(zhuǎn)動和拉伸自由度。 （6）在施加力或非零位移的位置選擇主自由度。 （7）對于軸對稱殼模型，選擇模型中的平行于或接近平行于中心線部分的所有節(jié)點的全局UX自由度為主自由度，這樣可以避免主自由度間的振蕩運動。,21,10.3 矩陣縮減技術(shù)和主自由度選擇準(zhǔn)則,檢查主自由度集的有效性的最好方法是用兩倍（或一半）的主自由度再次進行分析然后比較結(jié)果。另一種方法是在觀察在模態(tài)分析解中輸出的縮減質(zhì)量分布?？s減質(zhì)量在運動主要方向上的分量應(yīng)占結(jié)構(gòu)整個質(zhì)量的10%15%。 程序選取主自由度，選出的主自由度的分布將取決于求解時

12、單元被處理的順序。這種差異通常在結(jié)果中會產(chǎn)生次要差別。對于有統(tǒng)一的大小和特征的網(wǎng)格，主自由度通常不會是統(tǒng)一的。在這種情況下，應(yīng)當(dāng)用命令M和MGEN人為的指定自由度。在質(zhì)量分布不規(guī)則的結(jié)構(gòu)中也應(yīng)人為指定主自由度，若程序選取主自由度，可能會集中在質(zhì)量較好的區(qū)域。,22,10.4 模態(tài)分析過程,ANSYS模態(tài)分析過程包括四部分： 建模； 加載及求解； 擴展模態(tài)； 結(jié)果觀察。,23,10.4 模態(tài)分析過程,10.4.1 建模 模態(tài)分析的建模與靜力學(xué)分析的建模類似，首先定義工作名和工作標(biāo)題，然后再前處理器中定義單元類型、單元實常數(shù)、材料特性、創(chuàng)建幾何模型以及劃分網(wǎng)格。,24,10.4 模態(tài)分析過程,（1

13、）定義工作名 GUI:【File】/【Change Jobname】 （2）定義工作標(biāo)題 GUI:【File】/【Change Title】 （3）定義單元類型 GUI:【Main Menu】/【Preprocessor】/【Element Type】/【Add/Edit/Delete】 （4）定義單元實常數(shù) GUI:【Main Menu】/【Preprocessor】/【Real Constants】/【Add/Edit/Delete】,25,10.4 模態(tài)分析過程,（5）材料特性 GUI:【Main Menu】/【Preprocessor】/【Material Props】/【Materi

14、al Models】 （6）創(chuàng)建幾何模型 GUI:【Main Menu】/【Preprocessor】/【Modeling】 （7）網(wǎng)格劃分 GUI:【Main Menu】/【Preprocessor】/【Meshing】,26,10.4 模態(tài)分析過程,用戶需注意以下兩點： （1）在模態(tài)分析中只有線性行為是有效的。如果指定了非線性單元，非線性將被忽略。 （2）材料性質(zhì)可以是線性的或非線性的、各向同性的或正交各向異性的、恒定的或和溫度相關(guān)的。在模態(tài)分析中必須指定彈性模量 EX和密度DENS，而非線性特性將被忽略。,27,10.4 模態(tài)分析過程,10.4.2 加載及求解 前處理完成后，就開始進行加

15、載和求解了。在得到初始解后，應(yīng)該進行模態(tài)擴展查看。,28,10.4 模態(tài)分析過程,（1）定義分析類型 GUI：【Main Menu】/【Solution】/【Analysis Type】/【New Analysis】,29,10.4 模態(tài)分析過程,圖10-2 定義模態(tài)分析,30,10.4 模態(tài)分析過程,GUI：【Main Menu】/【Solution】/【Analysis Type】/【Analysis Options】 1）Mode extraction method 模態(tài)提取方法 對于非對稱法和阻尼法，應(yīng)當(dāng)提取比必要的階數(shù)更多的模態(tài)以降低丟失模態(tài)的可能性，但求解的時間會加長。 2）No.

16、 of modes to extract 模態(tài)提取階數(shù) 所有的模態(tài)提取方法都必須設(shè)置具體的模態(tài)提取的階數(shù)。,31,10.4 模態(tài)分析過程,3）No. of modes to expand 模態(tài)擴展階數(shù) 此選項只有在Unsymmetric法和Damped法時要求設(shè)置。如果想得到單元的求解結(jié)果，則任何模態(tài)提取方法都需選取“Calculate elem results”項。 4）Use lumped mass approx 質(zhì)量矩陣計算方式 該選項可以選擇缺省的質(zhì)量矩陣（一致質(zhì)量矩陣）或集中質(zhì)量矩陣計算方式。建議讀者在通常應(yīng)用中采用一致質(zhì)量矩陣，但對于“薄膜”結(jié)構(gòu)的問題，如細長梁或非常薄的殼。采用集

17、中質(zhì)量矩陣近似能夠得到較好的結(jié)果，并且使用集中質(zhì)量矩陣求解的時間相對較短，所需的內(nèi)存較少。,32,10.4 模態(tài)分析過程,5）Incl prestress effects 預(yù)應(yīng)力影響 該選項可以確定是否考慮預(yù)應(yīng)力對結(jié)構(gòu)振型的影響。缺省情況下不包括預(yù)應(yīng)力，即結(jié)構(gòu)處于無應(yīng)力狀態(tài)。 6）其他模態(tài)選項 在所有分析類型設(shè)置完畢后，單擊“【OK】”，在這里我們以分塊Lanczos法為例，會彈出如圖10-3所示窗口。,33,10.4 模態(tài)分析過程,圖10-3分塊Lanczos法模態(tài)分析選項,34,10.4 模態(tài)分析過程,FREQB：表示需要提取模態(tài)的最小頻率 FREQE：表示需要提取模態(tài)的最大頻率 Nrmk

18、ey：關(guān)于陣型歸一化的設(shè)置，相對于質(zhì)量矩陣（To mass matrix）和單位化（To unity）。,35,10.4 模態(tài)分析過程,（2）施加載荷 在典型的模態(tài)分析中唯一有效的“載荷”是零位移約束（如果在某個自由度處指定了一個非零位移約束，程序?qū)⒁粤阄灰萍s束替代在該自由度處的設(shè)置）?？梢允┘映灰萍s束之外的其它載荷，但它們將被忽略。在未加約束的方向上，程序?qū)⒂嬎銊傮w運動（零頻）以及高階（非零頻）自由體模態(tài)。載荷可以加在實體模型（點、線、面）上或加在有限元模型（點和單元）上。其它類型的載荷：力、壓力、溫度、加速度等可以在模態(tài)分析中指定，但在模態(tài)提取時將被忽略。程序會計算出相應(yīng)于所加載荷的載荷

19、向量，并將這些向量寫到振型文件 jobname.MODE 中以便在模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析或瞬態(tài)分析中使用。,36,10.4 模態(tài)分析過程,GUI：【Main Menu】/【Solution】/【Define Loads】/【Apply】/【Structural】/【Displacement】 （3）顯示載荷 GUI：【Utility Menu】/【List】/【Loads】/【load type】,37,10.4 模態(tài)分析過程,（4）指定載荷步選項 此選項僅用于阻尼選項。含有Alpha（質(zhì)量）阻尼，Beta（剛度）阻尼，恒定阻尼比等選項。阻尼只在用 Damped 模態(tài)提取法時有效（在其它模態(tài)提取

20、法中阻尼將被忽略）。如果包含了阻尼，且采用 Damped 模態(tài)提取法，則計算出的特征值是復(fù)數(shù)解。 GUI:【Main Menu】/【Solution】/【Load Step Opts】/【Time/Frequenc】/【Damping】,38,10.4 模態(tài)分析過程,（5）開始計算求解 命令：SOLVE GUI：【Main Menu】/【Solution】 /【Solve】/【Current LS】 （6）求解完成 命令：FINISH GUI：【Main Menu】/【Finish】,39,10.4 模態(tài)分析過程,10.4.3 擴展模態(tài) 求解器的輸出內(nèi)容主要是固有頻率，固有頻率被寫到輸出文件

21、Jobname.OUT 及振型文件 Jobname.MODE 中。輸出內(nèi)容中也可以包含縮減的振型和參與因子表，這取決于對分析選項和輸出控制的設(shè)置。由于振型現(xiàn)在還沒有被寫到數(shù)據(jù)庫或結(jié)果文件中，因此還不能對結(jié)果進行后處理。要進行后處理，則還需對模態(tài)進行擴展。,40,10.4 模態(tài)分析過程,在模態(tài)分析中，“擴展”指的是將振型寫入結(jié)果文件。如果想在后處理器中觀察振型，必須先擴展之（也就是將振型寫入結(jié)果文件）。模態(tài)擴展要求振型文件 Jobname.MODE、文件 Jobname.EMAT、Jobname.ESAV必須存在。數(shù)據(jù)庫中必須包含和解算模態(tài)時所用模型相同的分析模型。,41,10.4 模態(tài)分析過程

22、,（1）進入 ANSYS 求解器 在擴展處理前必須明確的離開求解器并重新進入求解器。 命令：/SOLU GUI：【Main Menu】/【Solution】,42,10.4 模態(tài)分析過程,（2）激活擴展處理及相關(guān)選項 1）打開 Expansion Pass 選項 GUI：【Main Menu】/【Solution】/【Analysis Type】/【ExpansionPass】 打開 Expansion Pass對話框(見圖 10-4)，將 Expansion Pass 選項打開(選擇 ON)。,43,10.4 模態(tài)分析過程,圖10-4 擴展模態(tài)設(shè)置,44,10.4 模態(tài)分析過程,2）指定 E

23、xpand Modes (模態(tài)擴展)選項 GUI：【Main Menu】/【Solution】/【Load Step Opts】/【ExpansionPass】/【Single Expand】/【Expand Modes】 打開 Expand Modes (模態(tài)擴展)對話框(見圖10-5)，對各個選項進行設(shè)置。,45,10.4 模態(tài)分析過程,圖10-5 擴展模態(tài)模式,46,10.4 模態(tài)分析過程,各選項的用途如下： No. of Modes to Expand ：用來指定要擴展的模態(tài)數(shù)。只有經(jīng)過擴展的模態(tài)可在后處理器中進行觀察。缺省為不進行模態(tài)擴展。 Frequency Range ：另一種控

24、制要擴展的模態(tài)數(shù)的方法。如果指定了一個頻率范圍，那么只有該頻率范圍內(nèi)的模態(tài)會被擴展。,47,10.4 模態(tài)分析過程,Elcalc Calculate elem results：用來指定在求解是要不要單元結(jié)果和反作用力，缺省為不求解。 SIGNIF Significant Threshold： 用來定義模態(tài)意義閥值，模態(tài)意義水平高于該閥值的模態(tài)將被擴展，低于的不被擴展，該閥值的缺省值為：0.001。,48,10.4 模態(tài)分析過程,(3）指定載荷步選項 模態(tài)擴展處理中唯一有效的選項是輸出控制。 （1）Printed Output 此選項用來控制結(jié)果文件 Jobname.OUT 中包含所有的數(shù)據(jù)（擴

25、展得到的振型、應(yīng)力和力）。 命令：OUTPR GUI：【Main Menu】/【Solution】/【Load Step Opts】/【Output Ctrls】/【Solu Printout】,49,10.4 模態(tài)分析過程,（2）Database and results file output 命令：OUTRES GUI：【Main Menu】/【Solution】/【Load Step Opts】/【Output Ctrls】/【DB/Results File】 此選項用來控制結(jié)果文件 Jobname.RST 中包含的數(shù)據(jù)。OUTRES 中的 FREQ 域只可為ALL 或 NONE；即要么

26、輸出所有模態(tài)要么不輸出任何模態(tài)的數(shù)據(jù)。,50,10.4 模態(tài)分析過程,(4)開始擴展處理 擴展處理的輸出包括已擴展的振型，而且還可以要求包含各階模態(tài)的相對應(yīng)力分布。 命令：SOLVE GUI：【Main Menu】/【Solution】/【Current LS】 （5）退出 SOLUTION 命令：FINISH,51,10.4 模態(tài)分析過程,10.4.4 結(jié)果觀察 模態(tài)分析的結(jié)果（即模態(tài)擴展處理的結(jié)果）被寫入到結(jié)構(gòu)分析結(jié)果文件 Jobname.RST中。分析結(jié)果包括：固有頻率、已擴展的振型和相對應(yīng)力和力分布。 在POST1中觀察結(jié)果時，數(shù)據(jù)庫中必須包含和求解時相同的模型。而且結(jié)果文件 Jobn

27、ame.RST 必須存在。下面介紹幾種結(jié)果查看的方法。,52,10.4 模態(tài)分析過程,1讀入合適子步的結(jié)果數(shù)據(jù) 命令：SET，SBSTEP GUI：【Main Menu】/【General Postproc】/【Read Results】/【First Set】or【Next set】or【By Set Number】,53,10.4 模態(tài)分析過程,2執(zhí)行任何想做的 POST1(通用后處理)操作 （1）Listing All Frequencies:列出所有已擴展模態(tài)對應(yīng)的頻率. 命令：SET，LIST GUI：【Main Menu】/【General Postproc】/【Results S

28、ummary】 （2）Display Deformed Shape：顯示變形 命令：PLDISP GUI：【Main Menu】/【General Postproc】/【Plot Results】/【Deformed Shape】,54,10.4 模態(tài)分析過程,（3）List Master DOF：列出主自由度 命令：MLIST,ALL GUI：【Main Menu】/ 【Solution】/【Master DOFs】/【List ALL】 （4）Line Element Results：線單元結(jié)果顯示 命令：ETABLE GUI：【Main Menu】/【General Postproc】/

29、【Element Table】/【Define Table】,55,10.4 模態(tài)分析過程,（5）Contour Displays：等值線顯示 命令：PLNSOL 或 PLESOL GUI：【Main Menu】/【General PostProc】/【Plot Results】/【Contour Plot】/【Nodal Solu】,56,10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,10.5.1 工程背景 梁結(jié)構(gòu)是工程中常見的結(jié)構(gòu)，通過對梁的模態(tài)分析，可以得到梁結(jié)構(gòu)的振動頻率和振型。從而在工程中有效的避免了梁結(jié)構(gòu)的共振，延長了使用壽命。希望讀者通過綜合實例的學(xué)習(xí)，在解決其它類似問題上可以融會貫通。,57

30、,10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,10.5.2 問題描述 現(xiàn)有方鋼，如圖10-6，截面面積2020mm，長度為400mm，彈性模量為2.1105MPa，泊松比為0.3，密度為7.910-6kg/mm3。 圖10-6 梁結(jié)構(gòu),58,10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,10.5.3 GUI操作 1. 定義工作文件名和工作標(biāo)題 （1）定義工作文件名 GUI：【Utility Menu】/【File】/【Change Jobname】。 彈出圖10-7所示的對話框，在此出現(xiàn)的對話框輸入“l(fā)iang”，并將“New log and error files”復(fù)選框選為“yes”，單擊“OK”。,59,10.5

31、 綜合實例梁的模態(tài)分析,圖8-7 定義工作文件名,60,10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,（2）定義工作標(biāo)題 GUI：【Utility Menu】/【File】/【Change Title】 在出現(xiàn)的對話框中輸入“motaifenxi” ，單擊“OK”。如圖10-8所示。 圖10-8 定義工作標(biāo)題,61,10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,（3）重新顯示 GUI:【Utility Menu】/【Plot】/【Replot】,62,10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,2. 過濾界面 GUI:【Main Menu】/【Preferences】。 彈出圖10-9所示的對話框，選中“Structural”和“h

32、-Method”項，單擊“OK” 按鈕。,63,10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,圖10-9 過濾界面對話框,64,10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,3. 創(chuàng)建單元類型 GUI：【Main Menu】/【Preprocessor】/【Element Type】/【Add/Edit/Delete】 在彈出如圖10-10左側(cè)所示的對話框中，單擊“Add”按鈕；彈出圖10-11所示的對話框，在左側(cè)列表中選“Structural Beam”，在右側(cè)列表中選“2 node 188”， 單擊“Ok” 按鈕；單擊圖10-10右側(cè)所示的對話框的“Close”按鈕。,65,10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,圖10-1

33、0 定義單元類型,66,10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,圖10-11 單元類型庫,67,10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,4. 定義材料特性 GUI:【Main Menu】/【Preprocessor】/【Material Props】/【Material Models】 彈出圖10-12所示的對話框，在右側(cè)列表中依次單擊“【Structural】/【Linear】/【Elastic】/ 【Isotropic】”，彈出圖10-13所示的對話框，在“EX”文本框中輸入2.1e5（彈性模量），在“PRXY” 文本框中輸入0.3（泊松比），單擊“Ok” 按鈕；單擊“【Density】”，彈出圖10-1

34、4所示的對話框，在“DENS”文本框中輸入7.9e-6（密度），然后關(guān)閉圖10-12所示的對話框。,68,10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,圖10-12 定義材料特性,69,10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,圖 10-13 定義楊氏模量與泊松比,70,10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,圖 10-14 定義密度,71,10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,5.設(shè)置截面 GUI：【Main Menu】/【Preprocessor】/【Sections】/【Beam】/【Common Sections】 彈出如圖10-15所示對話框，在“B”和“H”中分別輸入“20”和“20”，單擊“OK”。,72,10.5

35、綜合實例梁的模態(tài)分析,圖10-15 定義截面,73,10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,6.建模與單元劃分 （1）創(chuàng)建關(guān)鍵點 GUI：【Main Menu】/【Preprocessor】/【Modeling】/【Create】/【Keypoints】/【In Active CS】。 彈出圖10-16所示的對話框，在“Keypoint Number”文本框中輸入1，在“X,Y,Z”文本框中分別輸入0,0,0，單擊“Apply”按鈕；在“Keypoint Number”文本框中輸入2，在“X,Y,Z”文本框中分別輸入400,0,0，單擊“Ok”按鈕。,74,10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,圖10-16

36、 創(chuàng)建關(guān)鍵點,75,10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,（2）創(chuàng)建直線 GUI: 【Main Menu】/【Preprocessor】/【Modeling】/【Create】/【Lines】/【Lines】/【Straight Line】 彈出拾取窗口，分別拾取關(guān)鍵點1和2，創(chuàng)建兩條直線，單擊“Ok” 按鈕。如圖10-17所示。,76,10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,圖10-17 創(chuàng)建直線,77,10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,（3）劃分單元 GUI：【Main Menu】/【Preprocessor】/【Meshing】/【MeshTool】。 彈出圖10-18所示的對話框，單擊“Size Co

37、ntrols”區(qū)域中“Lines”后“Set”按鈕，彈出拾取窗口，拾取直線，單擊“Ok” 按鈕，彈出圖10-19所示的對話框，在“NDIV”文本框中輸入100，單擊“OK” 按鈕。在“Mesh”區(qū)域，采取默認(rèn)格式，單擊“Mesh” 按鈕，彈出拾取窗口，拾取直線，單擊“OK” 按鈕。,78,10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,圖10-18 單元劃分編輯框,79,10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,圖10-19 編輯單元格數(shù),80,10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,（4）顯示單元 GUI：【Utility Menu】/【PlotCtrls】/【Style】/【Size and Shape】 彈出如圖10-2

38、0所示對話框，將“Display of element”選中，單擊“OK”。,81,10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,圖10-20 單元顯示,82,10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,（5）改變視角 GUI：【Utility Menu】/【PlotCtrls】/【Pan Zoom Rotate】 在彈出的拾取框中依次單擊“Iso”、“Fit”按鈕，單擊“Close”按鈕。如圖10-21所示。,83,10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,圖10-21 改變視角,84,10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,圖10-22建立模型,85,10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,7.定義分析類型 GUI：【Main Menu】/

39、【Solution】/【Analysis Type】/【New Analysis】 在彈出的對話框中選取“Modal”，單擊“OK”。,86,10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,8.定義模態(tài)分析方法 GUI：【Main Menu】/【Solution】/【Analysis Type】/【Analysis Options】 選擇“Block Lanczos”分析方法，在“No. of modes to extract”中輸入“20”，在“No. of modes to expand”中輸入“20”，其他選項接受默認(rèn)，單擊“OK”，彈出如圖10-24所示輸入框，全部默認(rèn)，單擊“OK”。,87,10.5

40、 綜合實例梁的模態(tài)分析,圖10-23 定義模態(tài)分析方法,88,10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,圖10-24 Block Lanczos參數(shù)設(shè)置,89,10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,9.施加約束 GUI:【Main Menu】/【Solution】/【Define Loads】/【Apply】/【Structural】/【Displacement】/【On Keypoints】 彈出如圖10-25所示窗口，拾取兩端端點，單擊“Ok” 按鈕，彈出圖10-26所示的對話框，在列表中選擇“All DOF”，單擊“Ok” 按鈕。,90,10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,圖10-25 施加約束,91,10

41、.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,圖10-26 約束面自由度,92,10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,10.模態(tài)擴展設(shè)置 GUI：【Main Menu】/【Solution】/【Load Step Opts】/【ExpansionPass】/【Single Expand】/【Expand Modes】 彈出如圖10-27所示輸入框，勾選“Calculate elem results”，其他接受默認(rèn)。,93,10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,圖10-27 模態(tài)擴展設(shè)置,94,10.5 綜合實例梁的模態(tài)分析,11.求解 GUI:【Main Menu】/【Solution】/【Solve】/【Current LS】。 如圖10-28所示，單擊“Solve Current Load Step” 對話框的“Ok” 按鈕。出現(xiàn)“Solution is done!”提示時，如圖