1、【ANSYS算例】7.3(1)帶有張拉的繩索的振動模態分析(GUI)i1,2,3這里采一條每單位長度質量為的懸索兩端固定，由于受拉具有初始應變0,試確定此時懸索的應力以及所受的拉力F，并計算帶有張拉的懸索的前3階自由振動頻率f.，對該系統進行模態分析。模型中的各項參數如表7-3所示，為與文獻結果進行比較，用了英制單位。表7-3帶有張拉的繩索模型的參數材料參數幾何參數載荷彈性模量E=30X106psi繩索長度1=100in初始應變0=0.00543228密度p=0.00073lbsc2/in4繩索截面積A=0.00306796in2解答：計算模型如圖7-3所示。圖7-3帶有張拉的繩索的計算模型這

2、里選取足夠數量的單元以確保能夠充分體現動態分析的特征。首先進行靜力分析，米用3D的單向桿單元(tension-onlyorcompression-onlysparelements：LINK10)。建模的要點：定義分析類型，選取單元、實常數和材料參數；依據算例定義節點和單元，設置輸出選項和位移約束；采用初應變來施加張力，為了在后續的模態分析中考慮預緊的初始張力，需在靜力分析與模態分析過程中，應同時將預應力效應打開PSTRES,ON；求解預應力引起的應力狀態；提取計算結果，進行模態分析；用命令V*GET提取結果，對于一些線型單元(桿、梁、板)，需要采用單元列表ETABLE來提取應力。最后將計算結果

3、與參考文獻所給出的解析結果進行比較，見表7-4。表7-4ANSYS模型與文獻的解析結果的比較工況結果的物理量及單位Reference7.3(1)的結果ANSYS結果兩種結果之比靜態Flb500.500.1.000Stress,psi162974.162974.1.000模態f1,Hz74.70875.0941.005f2,Hz149.42151.291.012f3,Hz224.12229.681.025Reference7.3(1)：.ThomsonWT.VibrationTheoryandApplications.2ndPrinting.NJ:Prentice-Hall,Inc.1965,2

4、64給出的基于圖形界面的交互式操作(stepbystep)過程如下。進入ANSYS(設定工作目錄和工作文件)程序ANSYSANSYSInteractiveWorkingdirectory(設置工作目錄)Initialjobname(設置工作文件名String):StringRunOK設置計算類型ANSYSMainMenu：Preferences.StructuralOK定義單元類型ANSYSMainMenu：PreprocessorElementTypeAdd/Edit/Delete.Add.Link:3DBilinear10OK(返回到ElementTypes窗口)一選擇Type1LINK1

5、0單擊Options.K3：TensiononlyOKClose定義實常數ANSYSMainMenu:PreprocessorRealConstants.Add/Edit/Delete.Add.選擇Type1LINK10OKRealConstantsSetNo.:1(第1號實常數)，AREA:306796E-8(繩索截面積),ISTRN:543248E-8OKClose(關閉RealConstants窗口)定義材料參數ANSYSMainMenu:PreprocessorMaterialPropsMaterialModelsStructuralLinearElasticIsotropic：EX:

6、30e6Note:確定一OK,Density(定義材料密度)輸入DENS:73e-5,OK關閉材料定義窗口構造懸索模型生成節點ANSYSMainMenu：PreprocessorModelingCreateNodesInActiveCSNodenumber：1,X,Y,ZLocationinactiveCS：0,0,0ApplyNodenumber：14,X,Y,ZLocationinactiveCS：100,0,0OKANSYSMainMenu：PreprocessorModelingCreateNodesFillbetweenNds點擊1,14號節點OKOK生成元素ANSYSMainMen

7、u:PreprocessorModelingCreateElementsAutoNumberedThruNodes點擊1,2號節點,生成第一個單元ANSYSMainMenu:PreprocessorModelingCopyElementsAutoNumbered選擇第1個元素OKTotalnumberofcopies:13OK(7)模型加約束ANSYSMainMenu:SolutionDefineLoadsApplyStructuralDisplacementOnNodes-PickAll-OK-Lab2:AllDOF(全約束)-OK(8)求解預應力引起的應力狀態ANSYSMainMenu:S

8、olution-AnalysisType-NewAnalysis-Static-OKANSYSMainMenu:Solution-AnalysisType-Solncontrols在Basic標簽下選中Calculateprestresseffects-OKANSYSMainMenu：Solution-Solve-CurrentLS-OK-Yes(9)存儲應力計算數據ANSYSMainMenu：GeneralPostprocElementTableDefineTableAdd.Lab:SIRS,Resultsdataitem:Bysequencenumber,右側框中選擇LS,下面框中輸入LS

9、,1OKCloseANSYSUtilityMenu:Parameters-GetScalarData-分別選擇Resultdata,Elemtabledata-OK-Nameofparametertobedefined:STRSS；ElementnumberN:13OKANSYSMainMenu:TimeHistPostproDefineVariables-Add選擇Reactionforces-Listofitems:1OK-Item,CompDataitem:StructforceFX-OK-closeANSYSMainMenu:TimeHistPostpro-StoreDataANSYS

10、UtilityMenu:Parameters-GetScalarData-分別選擇Resultdata,Time-histvars-OK-Nameofparametertobedefined:FORCE;VariablenumberN:2_Datatoberetrieved:MaximumvalVmaxOK(10)模態分析計算ANSYSMainMenu:Solution-AnalysisType-NewAnalysis-Modal-OK-Close(warning)ANSYSMainMenu:Solution-AnalysisType-AnalysisOptions-MODOPTBlockLa

11、nczos,No.ofmodestoextract:3Expandmodeshapes:Yes,No.ofmodestoexpand:!PSTRES:Yes-OKOKANSYSMainMenu:Solution-DefineLoads-delete-Structural-Displacement-OnNodes-選擇213號節點一OK-選擇UX-OK刪除213號節點上的UX約束ANSYSMainMenu:Solution-DefineLoads-delete-Structural-Displacement-OnNodes-選擇213號節點一OK-選擇UY-OK刪除213號節點上的UY約束ANS

12、YSMainMenu：Solution-Solve-CurrentLS-OK-Yes(11)存儲模態計算數據并顯示全過程計算結果ANSYSUtilityMenu:Parameters-GetScalarData-分別選擇Resultdata,Modalresults-OK-Nameofparametertobedefined:FREQ1VariablenumberN:1.,Datatoberetrieved:FrequencyFREQOKANSYSUtilityMenu:Parameters-GetScalarData-分別選擇Resultdata,Modalresults-OK-Nameof

13、parametertobedefined:FREQ2;VariablenumberN:2_,Datatoberetrieved:FrequencyFREQOKANSYSUtilityMenu:Parameters-GetScalarData-分別選擇Resultdata,Modalresults-OK-Nameofparametertobedefined:FREQ3;VariablenumberN:3_,Datatoberetrieved:FrequencyFREQOKANSYSUtilityMenu：List-Status-Parameters-AllParameters(12)退出系統AN

14、SYSUtilityMenu：File-Exit-SaveEverything-OK帶有張拉的繩索的振動模態分析(命令流)針對【ANSYS算例】7.3(1)的GUI操作，提供完整的命令流。解答給出的命令流如下。!%ANSYS算例7.3(2)%begin%/PREP7!進入前處理!設置分析類型為靜力結構分析!用于后面的模態分析中考慮預應力（該開關不影響靜力分析）!選取單元類型1（單向桿單元）!設置僅承受拉應力，KEYOPT（3）=0!設置實常數，包括繩索截面積（306796E-8），初始應變（543248E-8）!定義材料的彈性模量（1號材料）!定義材料的密度（1號材料）!定義第1號節點!定義第

15、14號節點!均分填滿第213號節點!由節點1及節點2生成單元!依序復制生成13個單元!對所有節點施加固定約束!前處理結束!進入求解模塊，求解預應力引起的應力狀態!求解!退出求解模塊!進入一般的后處理!針對LINK10單元,建立單元列表STRS,通過LS及特征號1來獲得單元的軸向ANTYPE,STATICPSTRES,ONET,1,LINK10KEYOPT,1,3,0R,1,306796E-8,543248E-8MP,EX,1,30E6MP,DENS,1,73E-5N,1N,14,100FILLE,1,2EGEN,13,1,1D,ALL,ALLFINISH/SOLUSOLVEFINISH/POS

16、T1RFORCE,2,1,F,XSTOREETABLE,STRS,LS,1應力*GET,STRSS,ELEM,13,ETAB,STRS!針對單元列表STRS,提取13號單元的應力FINISH!后處理結束/POST26!進入時間歷程后處理，處理支反力!提取1號節點上的X方向支反力，并存儲到2號變量中!存儲*GET,FORCE,VARI,2,EXTREM,VMAX/SOLUANTYPE,MODALMODOPT,SUBSP,3MXPAND,3PSTRES,ON開)DDELE,2,UX,13DDELE,2,UY,13SOLVE*GET,FREQ1,MODE,1,FREQ*GET,FREQ2,MODE,2,FREQ*G