第13章有預應力作用結構的諧響應實例

工程結構分析軟件

第13章有預應力作用結構的諧響應實例諧響應分析是用于確定線性結構在承受隨時間按正弦(簡諧)規律變化的載荷時穩態響應的一種技術。通常進行的都是有預應力結構的諧響應分析(如小提琴的弦)。因為進行有預應力的諧響應分析時的工作包含了進行普通諧響應分析的過程，而又需要求解結構預應力的工作。因此，這里選用有預應力結構的諧響應分析實例來講解諧響應分析的求解過程，對于普通諧響應分析，去掉求解結構預應力的部分就行了。有預應力的諧響應分析僅可用縮減法和模態疊加法進行。如果進行有預應力的縮減法諧響應分析，首先需要通過進行靜力學分析計算結構的預應力，再進行有預應力縮減法諧響應分析。如果進行的模態疊加法諧響應分析中包括預應力效果，應當首先進行有預應力模態分析，再進行一般的模態疊加法諧響應分析。§13.1問題描述§13.2建立模型§13.3定義邊界條件、加載并求解§13.4觀察分析結果§13.5命令流輸入第13章有預應力作用結構的諧響應實例§13.1問題描述本實例是對如圖所示的有預應力的吉他弦進行諧響應分析。形狀均勻的吉他弦直徑為d，長為l。在施加上拉伸力F1后緊繃在兩個剛性支點間，用于調出C音階的E音符。在弦的四分之一長度處以力F2彈擊此弦，要求計算弦的一階固有頻率f1，并驗證僅當彈擊力的頻率為弦的奇數階固有頻率時才會產生諧響應。幾何尺寸：l=710mmc=165mmd=0.254mm材料特性：楊氏模量EX=1.9E5Mpa，泊松比PRXY=0.3，密度DENS=7.92E-9t/mm3。載荷為：F1＝84NF2＝1N取彈擊力的頻率范圍為從0到2000Hz，并求解頻率間隔為2000/8＝250Hz的所有解，以便觀察在弦的前幾階固有頻率處的響應，并用POST26時間－歷程后處理器繪制出位移響應與頻率的關系曲線。§13.2建立模型在ANSYS中，首先我們通過完成如下工作來建立本實例的有限元模型。在本實例中需要完成的工作有：指定分析標題，定義材料性能，定義單元類型，建立有限元模型等。由于本實例有限元模型比較簡單，無需先建立幾何模型再對其進行有限元網格劃分。這里可以通過生成節點和單元的方法，直接建立有限元計算模型。應當注意這種建模方法的具體過程，體會其使用的條件。下面將詳細講解分析過程。指定分析標題并設置分析范疇定義單元類型定義材料性能和實常數生成節點生成弦單元§13.2建立模型指定分析標題并設置分析范疇下面將指定本實例的數據庫名為CH13，根據分析問題的類型指定標題為“HarmonicResponseofaGuitarString”。本實例為有預應力吉他弦的諧響應分析，屬于結構分析范疇，為了后面進行操作時的菜單跟分析的問題類型相一致，建議將分析范疇指定為“Structural”。下面進行具體的操作過程。1．選取菜單路徑UtilityMenu|File|ChangeJobname，將彈出ChangeJobname(修改文件名)對話框。在Enternewjobname(輸入新文件名)文本框中輸入文字“CH13”，然后單擊對話框中的OK按鈕，完成對本實例數據庫文件名的修改。2．選取菜單路徑UtilityMenu|File|ChangeTitle，將彈出修改標題(ChangeTitle)對話框。在Enternewtitle(輸入新標題)文本框中輸入文字“HarmonicResponseofaGuitarString”，然后單擊對話框中的OK按鈕，完成對標題名的指定。3．選取菜單路徑UtilityMenu|Plot|Replot，指定的標題“HarmonicResponseofaGuitarString”將顯示在圖形顯示窗口的左下角。4．選取菜單路徑MainMenu|Preference，將彈出PreferenceofGUIFiltering(菜單過濾參數選擇)對話框，單擊Structural(結構)選項使之被選中，以將菜單設置為與結構分析相關的選項。單擊OK按鈕，完成分析范疇的指定。§13.2建立模型定義單元類型本實例是進行有預應力吉他弦的諧分析，所以需要定義能夠模擬吉他弦特性的單元，ANSYS6.1提供的二維連接單元LINK1可以模擬吉他弦的特性，下面將定義需要的單元類型，具體操作如下。1．選取菜單路徑MainMenu|Preprocessor|ElementType|Add/Edit/Delete，將彈出ElementTypes(單元類型定義)對話框。單擊對話框中的Add按鈕，將會彈出LibraryofElementTypes(單元類型庫)對話框。2．在LibraryofElementTypes對話框左邊的滾動框中單擊“StructuralLink”，選擇結構連接單元類型。接著在右邊的滾動框中單擊“2DSpar1”,使其高亮度顯示,選擇2維彈性單元。單擊對話框中的OK按鈕，關閉單元類型庫(LibraryofElementTypes)對話框。3．在ElementTypes(單元類型定義)對話框中的已定義單元類型列表框中將會列出定義的單元類型為：“Type1LINK1。單擊對話框中的OK按鈕，關閉ElementTypes(單元類型定義)對話框，完成單元類型的定義。§13.2建立模型定義材料性能和實常數本實例中共用了一種材料，其性能參數在前面已經給出。由于進行的是有預應力的諧響應分析，材料的彈性模量EX，和密度DENS必須定義。因為，使用的單元是2維結構連接單元，所以還需要定義相應的單元實常數才能完成對單元特性的描述。具體的操作如下：1．選取菜單路徑MainMenu|Preprocessor|MaterialProps|MaterialModels，將彈出DefineMaterialModelBehavior(材料模型定義)對話框。2．依次雙擊Structural，Linear，Elastic和Isotropic，將彈出1號材料的彈性模量EX和泊松比PRXY的定義對話框。3．在EX文本框中輸入1.9E5，PRXY文本框中輸入0.3。定義材料的彈性模量為1.9E5Mpa，泊松比為0.3。單擊對話框中的OK按鈕，關閉對話框。4．接著雙擊Density，將彈出DensityforMaterialNumber1(1號材料密度定義)對話框。5．在DENS文本框中輸入7.92E-9，設定1號材料密度為7.92E-9t/mm3。單擊OK按鈕，完成對材料1的密度定義。§13.2建立模型定義材料性能和實常數6．在DefineMaterialModelBehavior(材料模型定義)對話框中，選取路徑Material|Exit，完成對材料模型的定義。7．選取菜單途徑MainMenu|Preprocessor|RealConstants，將會彈出RealConstants(實常數定義)對話框。8．單擊對話框中的Add按鈕，將彈出ElementTypeforRealConstants(定義實常數的單元類型)對話框。9．在ElementTypeforRealConstants對話框中的選擇單元類型列表框中，單擊“Type1LINK1”使其高亮度顯示，選擇第一類單元LINK1。然后單擊該對話框中的OK按鈕，將彈出RealConstantSetNumber1,forLINK1(為LINK1單元定義實常數的)對話框。10．在對話框中的Cross-sectionalarea(橫截面積)文本框中輸入5.0671E-2，定義吉他弦的橫截面積為：πd2/4＝5.0671E-2mm2，如圖所示。§13.2建立模型定義材料性能和實常數11．其余參數保持缺省。單擊OK按鈕，關閉RealConstantSetNumber1,forLINK1(為LINK1單元定義實常數的)對話框。完成單元LINK1實常數的定義。12．在RealConstants(實常數定義)對話框的列表框中將會出現定義的實常數Set1，單擊Close按鈕，關閉對話框。至此，完成了對建立吉他弦有限元模型需要的單元類型和實常數的定義。§13.2建立模型生成節點ANSYS提供了直接定義節點的功能。首先根據需要設計好節點的坐標值，然后根據定義的節點生成相應的單元。通常當有限元模型比較簡單時可以利用這種方法來建立有限元模型，通過本實例的具體操作讀者可以學習到相應的技巧。下面通過ANSYS6.1提供的直接生成節點的功能來生成定義吉他弦需要的節點，具體操作過程如下。1．選取菜單路徑MainMenu|Preprocessor|Modeling|Create|Nodes|InActiveCS，將彈出CreateNodesinActiveCoordinateSystem(在激活坐標系中創建節點)對話框。2．在彈出的對話框中的Nodenumber(節點編號)文本框中輸入1，在節點坐標文本框中輸入X,Y,Z坐標分別為0，0，0。3．單擊Apply按鈕，創建第一個節點。該對話框將繼續顯示，然后在對話框中，Nodenumber(節點編號)文本框中輸入31，在節點坐標文本框中輸入X,Y,Z坐標分別為710，0，0。單擊對話框中的OK按鈕，創建31號節點并關閉對話框。4．選取菜單路徑UtilityMenu|PlotCtrls|Numbering，將彈出PlotNumberingControls(序號顯示控制)對話框。§13.2建立模型生成節點5．單擊對話框中的Nodenumbers(節點序號)復選框，將其設置為ON。然后單擊OK按鈕，對新的設置進行確認。在圖形輸出窗口中將顯示已創建節點序號：1，31。6．創建中間節點。選取菜單路徑MainMenu|Preprocessor|Modeling|Create|Node|FillbetweenNds，將彈出拾取對話框，在ANSYS的圖形窗口中的節點1和31上都單擊一次，拾取節點1和31，在每個節點周圍將出現一個小方框。然后，單擊拾取對話框中的OK按鈕，將彈出CreateNodesBetween2Nodes(在節點之間創建節點)對話框，如圖所示。7．在對話框中的起始和終止節點號文本框中，ANSYS程序根據前面的設置自動定義為：1，31。而Numberofnodestofill(填充節點數)缺省值為29。單擊對話框中的OK按鈕，接受缺省值。節點2～30將出現在圖形窗口中，如圖所示。§13.2建立模型生成弦單元上面根據本實例的情況建立了創建有限元模型需要的31個節點，下面將利用已創建的節點來直接生成弦單元。對于不同類型的有限元單元，其需要的節點個數不同。而且根據其特點可以使用不用的方法來建立單元。本實例使用的是二維結構連接單元類型LINK1，它要求每個單元由兩個節點構成。又由于建立的節點位置和編號都非常有規律，可以利用ANSYS程序提供的單元拷貝功能非常方便地建立吉他弦的有限元模型，下面為具體操作工程。1．創建第一個弦單元。選取菜單路徑MainMenu|Preprocessor|Modeling|Create|Elements|AutoNumbered|ThruNodes，將會彈出節點拾取對話框。在ANSYS圖形輸出窗口中，單擊節點1和2各一次。2．在拾取對話框中單擊OK按鈕，ANSYS圖形輸出窗口中的節點1和2之間將出現一條線，它便是創建的第一個弦單元。3．選取菜單路徑MainMenu|Preprocessor|Copy|Elements|TutoNumbered，將會彈出CopyElemsAuto-Num(單元拷貝拾取)對話框。§13.2建立模型生成弦單元4．單擊ANSYS圖形輸出窗口中剛剛生成的單元，將其選中。然后單擊拾取對話框中的OK按鈕，關閉拾取對話框。將會彈出CopyElements(Automatically-Numbered)(單元拷貝)對話框，如圖所示。5．在對話框中的Totalnumberofcopies-includingoriginal(拷貝總數)文本框中輸入30，在Nodenumberincrement(節點編號增量)文本框中輸入1。ANSYS程序將會在編號相鄰的節點之間依次創建30個單元(包括原來創建的一個)。6．單擊OK按鈕對設置進行確認，關閉對話框。圖形窗口中將會顯示出完整的由30個單元組成的弦，如圖所示。7．單擊ANSYSToolbar(工具條)上的SAVE_DB按鈕，保存數據庫文件。§13.3定義邊界條件、加載并求解本實例目的是用模態疊加法對有預應力的吉他弦進行諧響應分析。為此，首先需要根據實際問題對有限元模型進行加載和定義邊界條件。然后，進行有預應力的模態分析(先進行靜力分析，求得預應力；再進行包括預應力的模態分析)。再進行一般的模態疊加法諧響應分析。下面進行詳細的描述。定義載荷和邊界條件進行靜力分析進行模態分析進行諧響應分析§13.3定義邊界條件、加載并求解定義載荷和邊界條件對于吉他弦需要先進行靜力分析，在靜力分析時根據前面描述的問題知道，吉他弦一端固定，一端受到84N的拉伸力。所以，靜力分析時的邊條和所受的載荷應為：節點1全部約束，節點2～31沿X方向自由，Y方向約束，在節點31上施加沿X正方向的84N的作用力。下面進行詳細描述。1．選取菜單路徑MainMenu|Solution|DefineLoads|Apply|Structural|Displacement|OnNodes，將會彈出拾取對話框。在ANSYS圖形輸出窗口中單擊節點1，然后單擊拾取對話框中的Apply按鈕。將彈出ApplyU,ROTonNodes(在節點上施加位移約束)對話框，如圖所示。2．在對話框中的DOFStobeconstrained(被約束的自由度)滾動框中，在所有自由度“AllDOF”上單擊一次使其高亮度顯示。單擊對話框中的Apply按鈕，關閉ApplyU,ROTonNodes(在節點上施加位移約束)對話框，完成對節點一的約束。拾取對話框將再次彈出。3．在拾取對話框中，單擊Box單選按鈕，將選取方式設置為框選。§13.3定義邊界條件、加載并求解定義載荷和邊界條件4．在圖形輸出窗口中用選擇框將節點2～31選中，然后單擊拾取對話框中的按OK鈕。將再次彈出ApplyU,ROTonNodes(在節點上施加位移約束)對話框。5．在對話框中的DOFStobeconstrained(被約束的自由度)滾動框中，在Y向位移“UY”上單擊一次使其高亮度顯示，然后在所有自由度“AllDOF”上單擊一次消除對它的選擇。然后單擊OK按鈕，關閉對話框。完成對吉他弦自由度約束的定義。在圖形輸出窗口中將顯示在節點上所加的所有位移約束，如圖所示。6．選取菜單路徑MainMenu|Solution|DefineLoads|Apply|Structural|Force/Moment|OnNodes，將會彈出拾取對話框。在圖形輸出窗口中，單擊節點31。然后，單擊拾取對話框中的OK按鈕，將彈出ApplyF/MonNodes(在節點上施加力/力矩載荷)對話框，如圖所示。§13.3定義邊界條件、加載并求解定義載荷和邊界條件7．在對話框中的directionofforce/moment(力/力矩的方向)滾動框中的“FX”上單擊一次，選定它。8．在realpartofforce/moment(力/力矩大小)文本框中輸入84，定義施加載荷值為84N。單擊對話框中的OK按鈕，關閉對話框，完成對吉他弦所受的拉伸力的定義。圖形窗口中將會顯示所加的力載荷，如圖所示。9．單擊ANSYS工具條上的SAVE_DB按鈕，對已完成的操作進行存盤。至此，完成了靜力分析時吉他弦的所有位移和力載荷的定義。§13.3定義邊界條件、加載并求解進行靜力分析對于靜力分析，其邊界條件和載荷在前面已經施加，只需設置其分析選項，打開預應力開關。在求解時對由拉伸力產生的吉他弦的應力結果存入結果文件中，以便后面進行模態分析時使用，具體的操作過程如下。1．單擊菜單MainMenuMainMenu|Solution|NewAnalysis，將會彈出NewAnalysis(新分析)窗口。2．在彈出的NewAnalysis窗口中，選擇Static選項，然后單擊OK按鈕，以選擇靜力分析。3．選取菜單路徑MainMenu|Solution|UnabridgedMenu,使MainMenuMainMenu|Solution|AnalysisOptions菜單顯示出來。4．選取菜單路徑MainMenu|Solution|AnalysisOptions，打開StaticorSteady-StateAnalysis(結構靜力分析選項)對話框。5．在Stressstiffnessorprestress(應力剛度或預應力)下拉框中選擇“PrestressON”，打開預應力選項，如圖所示。6．其它分析選擇保持缺省設置，各選項的具體的說明可參考靜力分析介紹。單擊OK按鈕，完成對靜力分析選項的設置。§13.3定義邊界條件、加載并求解進行靜力分析7．選擇菜單路徑MainMenu|Solution|CurrentLS，將彈出/STATUSCommand(求解命令狀態)輸出窗口和SolveCurrentLoadStep(求解當前載荷步)對話框。8．檢查求解命令狀態輸出窗口中列出的命令情況，如果符合分析要求，單擊求解當前載荷步對話框中的OK按鈕，進行輪盤在離心力作用下的考慮預應力影響的靜力分析求解。如果有不符合要求的地方，則回到相應菜單對其進行修改。9．根據求解問題所劃分單元和節點的多少，ANSYS將會花一定的時間對問題進行求解。當求解完時，ANSYS將彈出求解完成提示對話框，單擊Close按鈕，結束吉他弦的結構靜力分析。在完成靜力分析之后，最好先對結構靜力分析結果進行后處理，觀察其分析結果。并對結果進行一定的分析判斷，確定分析正確之后再進行后面的模態分析。§13.3定義邊界條件、加載并求解進行模態分析對于本實例所講的問題，由于模態分析時位移約束條件和所加載荷不同于進行靜力分析時，因此進行模態分析時需要對原來定義的邊界條件進行修改。其中吉他弦中間節點上的橫向位移約束要去掉，而所加力載荷在模態分析時將被忽略，因此這里不再理會。另外，因為不關心吉他弦的模態振型，所以在求解模態分析時不需要進行模態擴展。為此，在進行模態分析時需要做三件事：指定分析類型和選項，修改邊界條件，進行求解。下面進行詳細操作過程的描述。指定分析選項修改位移邊條件進行求解§13.3定義邊界條件、加載并求解進行模態分析_指定分析選項對于考慮預應力影響的模態分析，除了象普通的模態分析一樣指定模態求解方法、提取的模態數以及要擴展的模態數之外，還需要打開預應力分析選項。下面對模態求解方法、提取的模態數以及預應力選項進行設置。1．選取菜單路徑MainMenu|Solution|AnalysisType|NewAnalysis，將彈出Warning(警告)對話框(見圖13.28)和NewAnalysis(新分析)對話框。2．單擊Warning(警告)對話框中的Close按鈕，關閉警告對話框。3．在對話框中單擊Modal單選按鈕，指定分析類型為Modal(模態分析)。然后，單擊對話框中的OK按鈕，完成分析類型的設置。4．選取菜單路徑MainMenu|Solution|AnalysisType|AnalysisOptions，將彈出ModalAnalysis(模態分析選項)對話框，如圖所示。5．在對話框中，指定Modeextractionmethod(模態提取方法)為BlockLanczos(分塊蘭索斯法)，并指定No.ofmodesextract(提取模態的階數)為6。§13.3定義邊界條件、加載并求解進行模態分析_指定分析選項6．將Incl

prestresseffects(預應力效應)設置為“YES”，這樣在進行模態分析時ANSYS程序將會把前面靜力分析中求解得到的拉伸力產生的應力對剛度的影響考慮進去。7．其余選項保持缺省，單擊對話框中的OK按鈕，關閉對話框。將會彈出BlockLanczosMethod(蘭索斯法模態分析選項)對話框。8．由于前面指定了模態提取數為6，這里就不需在對其頻率范圍進行限制，ANSYS程序會自動在整個頻率范圍內進行搜索。保持程序的缺省設置，單擊OK按鈕，完成對分析選項的設置。§13.3定義邊界條件、加載并求解進行模態分析_修改位移邊條件在進行靜力分析時對吉他弦的中間節點的橫向位移所加的約束，是為了在其拉伸過程中對其進行約束。但在模態分析時這些約束將不再需要，它們會限制弦的橫向振動。為此，需要將節點2～30上所加的Y方向約束刪除。力載荷在模態分析時自動忽略，這里不再理會。下面講解具體的操作過程。1．選取菜單路徑MainMenu|Solution|DefineLoads|Delete|Structural|Displacement|OnNodes，將會彈出DeleteNodeConstraints(刪除節點約束)拾取對話框。2．單擊拾取菜單中的Box單選按鈕，選用拾取方式為框選。然后，在ANSYS圖形輸出窗口中用拾取框選中節點2～30，選中的節點上會出現一個小方框。3．單擊拾取對話框中的OK按鈕，將彈出DeleteNodeConstraints(刪除節點約束)對話框，如圖所示。4．在對話框中的DOFstobedeleted(刪除自由度)下拉框中選中并單擊“UY”，然后單擊OK按鈕關閉對話框，ANSYS程序將會刪除加在節點2～30上的Y方向的約束，結果如圖所示。§13.3定義邊界條件、加載并求解進行模態分析_進行求解完成了有預應力的模態分析選項設置和邊條的修改之后，就可以進行吉他弦的模態求解，具體操作過程如下。1．選擇菜單路徑MainMenu|Solution|CurrentLS，將彈出/STATUSCommand(求解命令狀態)輸出窗口和SolveCurrentLoadStep(求解當前載荷步)對話框.2．檢查求解命令狀態輸出窗口中列出的命令情況，如果符合分析要求，單擊SolveCurrentLoadStep(求解當前載荷步)對話框中的OK按鈕，進行有預應力的吉他弦的模態分析求解。如果有不符合要求的地方，則回到相應菜單對其進行修改。3．根據求解問題所劃分單元和節點的多少，ANSYS將會花一定的時間對問題進行求解。當求解完時，ANSYS將彈出求解完成提示對話框，單擊對話框中的Close按鈕，結束有預應力的吉他弦的模態分析。§13.3定義邊界條件、加載并求解進行諧響應分析對于本實例所講的問題，由于諧響應分析所加力載荷不同于前面在靜力分析時所加的，因此進行諧響應分析時需要對原來定義的力載荷進行修改。諧響應分析時的力載荷為在節點8處的橫向載荷，且沒有了靜力分析時所加的節點31上的拉伸作用力。為此，在進行模態分析時需要做三件事：指定分析類型和選項，修改載荷條件，進行諧響應求解。下面進行詳細操作過程的描述。指定分析選項修改力載荷定義載荷步選項進行求解§13.3定義邊界條件、加載并求解進行諧響應分析_指定分析選項諧響應分析中需要指定分析的方法。本實例將采用模態疊加法來進行分析，為此還需要指定最大模態數。另外，還需要對結果輸出形式進行設置，以便程序將需要的求解結果寫到結果文件中。下面對進行模態疊加法諧響應分析需要的各類選項進行設置。1．選取菜單MainMenu|Solution|AnalysisType|NewAnalysis，將彈出Warning(警告對話框)和NewAnalysis(新分析)對話框。2．單擊Warning(警告)對話框中的Close按鈕，關閉警告對話框。3．在NewAnalysis對話框中單擊Harmonic單選按鈕，指定分析類型為Harmonic(諧響應分析)。然后單擊OK按鈕完成分析類型的設置。4．選取菜單路徑MainMenu|Solution|AnalysisType|AnalysisOptions，將彈出HarmonicAnalysis(諧響應分析選項)對話框，如圖所示。§13.3定義邊界條件、加載并求解進行諧響應分析_指定分析選項5．在諧響應分析選項對話框中，單擊Solutionmethod(求解方法)下拉框中的“ModeSuperpos’n”，指定求解方法為模態疊加法。然后，單擊DOFprintoutformat(自由度輸出格式)下拉框中的“Amplitud+phase”選項，將結果輸出設置為按照幅值和相位的形式輸出結果。6．單擊對話框中的OK按鈕，關閉對話框。將彈出ModeSupHarmonicAnalysis(模態疊加法諧響應分析)對話框。7．在ModeSupHarmonicAnalysis(模態疊加法諧響應分析)對話框中的Maximummodenumber(最大模態數)文本框中輸入6。對話框中的其余設置保持缺省，單擊OK按鈕關閉對話框，完成對模態疊加法諧響應分析的設置，如圖所示。§13.3定義邊界條件、加載并求解進行諧響應分析_修改力載荷諧響應分析時的位移約束條件和模態分析時的完全相同。但在有限元模型上仍然保留這進行靜力分析時在節點31上所加的拉伸力作用，在諧響應分析時該作用力是不必要的，因此需要將其刪除。同時需要在節點8上施加諧響應分析的幅值為1N的簡諧橫向作用力。下面講解具體的操作過程。1．選取菜單路徑MainMenu|Solution|DefineLoads|Delete|Structural|Force/Moment|OnNodes，將會彈出DeleteNodeConstraints(節點約束刪除)拾取對話框。2．單擊圖形窗口中的節點31，選取后節點上會出現一個小方框。3．單擊拾取對話框中的OK按鈕，將彈出DeleteF/MonNOdes(刪除節點約束)對話框，如圖所示。4．在對話框中的Forme/momenttobedeleted(刪除力和力矩)下拉框中選中并單擊“FX”，然后單擊OK按鈕關閉對話框，將結構靜力分析時施加的拉伸力刪除。§13.3定義邊界條件、加載并求解進行諧響應分析_修改力載荷5．選取菜單路徑MainMenu|Solution|DefineLoads|Apply|Structural|Force/Moment|OnNodes，將會彈出ApplyF/MonNodes(施加節點力和力矩)拾取對話框。6．在ANSYS圖形窗口中單擊節點8，選中后在節點上會出現小方框。然后，單擊拾取對話框中的OK按鈕，將其關閉。將會彈出ApplyF/MonNodes(在節點上施加力和力矩)對話框。7．在對話框中的Directionofforce/mom(力和力矩施加方向)下拉框中選中并單擊“FY”。然后，在Realpartofforce/mom(力和力矩實部值)文本框中輸入-1，如圖所示。8，對話框中的其余設置保持缺省，單擊對話框中的OK按鈕，關閉對話框，完成橫向簡諧載荷的施加。至此，完成了進行諧響應分析時吉他弦有限元模型上位移邊界條件和載荷的定義，其所加載荷和約束如圖所示。§13.3定義邊界條件、加載并求解進行諧響應分析_定義載荷步選項在進行諧響應分析時還需要定義載荷步選項，包括諧響應分析的頻率范圍，載荷子步數，載荷施加方式等選項。另外，根據需要還可以指定求解結果在結果文件和數據庫文件中的內容。下面進行具體的操作過程。1．選取菜單路徑MainMenu|Solution|LoadStepOpts|Time/Frequenc|FreqandSubstps，將彈出HarmonicFrequencyandSubstepOptions(諧響應分析頻率和子步選項)對話框。2．在對話框中的Harmonicfreqrange(諧響應頻率范圍)文本框中分別輸入0，2000。在Numberofsubsteps(子步數)文本框中輸入250。指定諧響應分析的頻率范圍為0～2000Hz，子步數為250。3．單擊對話框中的Stepped單選按鈕，選定載荷施加方式為階躍式，如圖所示。4．單擊OK按鈕，關閉對話框，完成載荷步選項的設置。§13.3定義邊界條件、加載并求解進行諧響應分析_定義載荷步選項5．選取菜單路徑MainMenu|Solution|LoadStepOpts|OutputCtrls|SoluPrintout，將彈出SolutionPrintoutControls(求解輸出控制)對話框，如圖所示。

6．單擊對話框中的“None”單選按鈕，將Printfrequency(打印頻率)設置為不打印任何子步結果。對話框中的其余選項保持缺省，單擊OK按鈕關閉對話框。7．選取菜單路徑MainMenu|Solution|LoadStepOpts|OutputCtrls|DB/ResultsFile，將彈出ControlsforDatabaseandResultsFileWriting(數據庫和結果文件寫入控制)對話框。8．在對話框中的單擊單選按鈕“Everysubstep”，指定將所有載荷子步的結果都寫入結果文件和數據庫文件，其余設置保持缺省，如圖所示。9．單擊對話框中的OK按鈕關閉對話框，完成輸出控制設置。§13.3定義邊界條件、加載并求解進行諧響應分析_進行求解完成了邊界條件和載荷的定義，以及分析選項、載荷步和結果輸出選項的設置之后，下面來進行吉他弦的諧響應求解了，具體操作過程如下。1．選取菜單路徑MainMenu|Solution|CurrentLS，將彈出/STATUSCommand(求解命令狀態)輸出窗口和SolveCurrentLoadStep(求解當前載荷步)對話框。2．檢查求解命令狀態輸出窗口中列出的命令情況，看其中顯示的分析選項如：分析類型、求解方法、載荷步設置等是否符合分析要求。如果所有選項都跟要求的相符，單擊SolveCurrentLoadStep(求解當前載荷步)對話框中的OK按鈕，進行吉他弦的模態疊加法諧響應分析求解。如果有不符合要求的地方，則回到相應菜單對其進行修改。3．當求解完成時，ANSYS將彈出Solutionisdone!(求解完成提示)對話框，單擊對話框中的Close按鈕，完成吉他弦的模態疊加法諧響應分析。4．選取菜單路徑MainMenu|Finish，完成模態分析求解過程，關閉Solution菜單。5．單擊ANSYS工具條上的SAVE_DB按鈕，對已完成的操作進行存盤。§13.4觀察分析結果上面完成了有預應力的吉他弦的模態疊加法諧響應分析求解，下面將進行結果的觀察分析。用通用后處理器(POST1)可以對某一時刻整個模型上所有節點的結果進行觀察，查看各階固有頻率的值及其所對應的模態振型。通過時間歷程后處理器(POST26)可以得出吉他弦上某節點的振動幅值與激振頻率的關系圖，并通過圖可以分析出什么樣的激振頻率才能激起吉他弦的諧響應。利用POST1觀察結果利用POST26觀察結果§13.4觀察分析結果利用POST1觀察結果本實例中將利用通用后處理器(POST1)觀察吉他弦在求解頻率范圍內的各階模態的固有頻率和它們對應的振型模態，為后面結果的解釋提供一定的依據。下面是具體的操作步驟。1．選取菜單路徑MainMenu|GeneralPostproc|ResultsSummary，程序將會列出吉他弦的所有求解的固有頻率值。在文本框里列出了吉他弦的前6階固有頻率。2．單擊對話框中的Close按鈕，關閉對話框。3．選取菜單路徑MainMenu|GeneralPostproc|ReadResults|FirstSet，選擇吉他弦的第一階模態。4．選取菜單路徑MainMenu|GeneralPostproc|PlotResults|NodalSolu，將彈出ContourNodalSolutionData(彩色云圖顯示結果)對話框。通過在對話框中選擇不同的選項，可以對選定模態的各種結果進行觀察。這里只關心的是輪盤的前幾階固有頻率和對應的模態振型，因此只對其總變形進行觀察就可以了，其余的這里不再詳細講解。§13.4觀察分析結果利用POST1觀察結果5．在彩色云圖顯示項目的左列表框中選擇DOFsolution(位移)，在右列表框中選擇TranslationUSUM(總平動值)，選定吉他弦總位移為顯示對象。6．單擊“Def+undeformaed”單選按鈕，將Itemstobeplotted(顯示對象)設置為顯示變形后和變形前的形狀，以便對變形前和變形后的形狀進行比較。顯示的比例因子缺省為1。7．單擊對話框中的OK按鈕，對吉他弦第一階模態彩色云圖進行顯示，結果如圖所示。8．重復選取菜單路徑MainMenu|GeneralPostproc|ReadResults|NextSet，及步驟4、5、6、7可以觀察吉他弦的其余各階模態的振型。下顯示了吉他弦第2～6階模態的振型。§13.4觀察分析結果利用POST1觀察結果§13.4觀察分析結果利用POST26觀察結果通過時間－歷程后處理器(POST26)可以得到吉他弦上某節點的振動幅值與激振頻率的關系圖，由圖上曲線可以分析得出什么樣的激振頻率才能激起吉他弦的諧響應，下面講解詳細的操作過程。1．選取菜單路徑MainMenu|TimeHist

Postpro，進入時間－歷程后處理器(POST26)。同時，將會彈出TimeHistoryVariables(時間－歷程變量)瀏覽器，如圖所示。2．在瀏覽器中，選取菜單路徑UtilityMenu|File|OpenResults，將會彈出SelectResultsFile(選擇結果文件)對話框，從對話框中的可選文件列表框中選擇結果文件“CH13.rfrq”，單擊對話框中的打開(D)按鈕，讀入結果文件并關閉對話框，。3．在隨后彈出的SelectDatabaseFile(選擇數據庫文件)對話框中選擇數據庫文件“CH13.db”，然后單擊打開(D)按鈕，關閉對話框。同時會出現沒有數據被保存的警告信息。單擊對話框中的Close按鈕，關閉對話框。變量瀏覽器中的變量列表框中的變量由原來的“TIME”變為“FREQ”。§13.4觀察分析結果利用POST26觀察結果4．單擊瀏覽器中部的“Calculator”工具條，工具條下面的Calculator(求解器)部分對話框會隱藏(這樣可以方便讀者觀看ANSYS圖形輸出窗口中的圖形)。5．單擊瀏覽器工具欄最左邊的添加變量按鈕+，將會彈出AddTime-HistoryVariable(選擇添加的變量)對話框，如圖所示。6．依次雙擊對話框中結果項列表框中的NodalSolution|DOFSolution選項，然后單擊打開的Y-Componentofdisplacement選項，使其高亮度顯示將其選中。7．在VariableName(變量名)文本框中輸入“UY_Node_16”，指定要定義的變量名為“UY_Node_16”。單擊OK按鈕關閉對話框。將彈出節點拾取對話框和一個警告信息對話框8．單擊警告對話框中的Close按鈕，關閉對話框。§13.4觀察分析結果利用POST26觀察結果9．在ANSYS圖形輸出窗口中單擊節點16(選上后在節點上會出現一個小方框)，然后單擊拾取對話框中的OK按鈕，完成對變量的定義。在變量瀏覽器中會出現剛定義的變量“UY_Node_16”的屬性列表，其變量代號自動定義為2。10．在變量瀏覽器中，單擊對話框右上角的下來框中的“Amplitude”，指定要查看變量的結果為Amplitude(幅值