谐响应分析实例如下图所示,弹簧质量系统受力示意1图,载荷F(t)随时间变化如图2所示,起频率变化范围为0到9Hz。
弹簧的刚度系数k1=k2=k3=300N/m,质量块M1=M2=1kg,F0=300N。
求系统的位移频率响应。
图1 图2操作过程1.定义工作文件名和工作标题(1)定义工作文件名。
GUI:Utility Menu》File》Change Jobname。
弹出下图对话框,在此出现的对话框输入“xie111”,并将“New long and error file”复选框选为“yes”,单击【ok】按钮。
图1定义工作文件名(2)定义工作标题。
GUI:Utility Menu》File》Change Title命令。
在出现的对话框中输入“xie666”,单击【ok】按钮,如下图。
图2 定义工作标题2.定义单元格GUI:Main Menu》Preprocessor》Elements Type》Add/Edit/Delete在弹出的对话框,单击add按钮,弹出对话框,选择左边滚动窗口中的“Combination”,从而选择右边滚动窗口中的“Spring-damper 14”,“Element type reference number”采用默认1.如图所示单击apply 按钮。
在左边滚动栏中继续选择“Structural”及其下的“Mass”,在右边选择“3D mass 21”如图所示。
图3 单元定义对话框图4 单元设置对话框3.定义实常数GUI:Main Menu》Preprocessor》Real Constant》Add/Edit/Delete。
弹出Real Constant对话框,单击Add按钮,弹出Element Type for Real Constant对话框,选择“Type 1 COMBIN14”单击ok,弹出对话框,设置单元实常数为1,按ok按钮关闭对话框。
单击RealConstants对话框的Add按钮,弹出Element Type for Real Constant对话框,选择列表中的“Type 2 MASS21”单击ok按钮,弹出如图对话框,设置单元实常数为2。
单击ok按钮,然后关闭对话框。
图5定义单元实常数1对话框图6定义单元实常数2对话框4.创建有限元模型(1)创建节点GUI:Main Menu》Preprocessor》Modeling》Create》Nodes》InActive CS弹出对话框,在NODE Node number中输入1.在X,Y,Z Location in active CS中依次输入0,0,0;单击ok按钮。
按照上述方法,依次生成节点4(1,0,0)。
图7节点4的创建(2)插入新节点GUI:Main Menu》Preprocessor》Modeling》Create》Nodes》Fill between Nds,弹出对话框,在输入栏输入“1,4”单击ok按钮弹出一个对话框,如图设置,单击ok按钮。
图8在节点1与4插入节点对话框(3)创建单元GUI:Main Menu》Preprocessor》Modeling》Create》Elements》Auto Numbered》Thru Node弹出拾取对话框,在屏幕上拾取1,2两个节点,单击Apply,同理拾取2,3节点,3,4节点,单击ok按钮。
图9直线生成(4)设置单元格属性GUI:Main Menu》Preprocessor》Modeling》Create》Elements》Elem Attribute弹出对话框,在对话框中选择“2 MASS21”,在“Real constant set number”选择2,其他默认,单击ok按钮。
图10单元属性对话框设置(5)创建质量单元GUI:Main Menu》Preprocessor》Modeling》Create》Elements》Auto numbered》Thru Nodes。
弹出对话框,分别拾取点2,单击Apply,拾取3点,单击ok按钮,单击工具栏的SAVE-DB按钮。
5.加载求解(1). GUI:Main Menu》Solution》Analysis Type》New Analysis 在弹出对话框中选取“Harmonic”,单击ok按钮。
(2).GUI:Main Menu》Solution》Analysis Type》Analysis Options 弹出对话框,按下图进行设置。
接着弹出对话框,单击OK按钮接受默认选项。
图11 谐响应分析对话框设置图12完全谐响应分析对话框设置(3).设置输出选项GUI:Main Menu》Solution》Load Step Opts》Ouput Ctrls》Solu Printout弹出对话框,选中“Last substep”单击ok按钮。
如下图。
图13求解输出控制对话框设置(4).设置时间子步选择GUI:Main Menu》Solution》Load Step Opts》Time/Frequence》Freq and Substeps。
弹出对话框,按照下图填写。
图14时间子步选项设置(5).施加边界条件GUI:Main Menu》Solution》Define Loads》Apply》Structural》Displacement》On Node。
弹出拾取对话框,单击pick All选择“UY”,单击ok按钮,关闭对话框。
图15所有节点上施加X方向的约束(6).GUI:Main Menu》Solution》Define Loads》Apply》Structural》Displacement》On Node。
弹出对话框拾取节点1,4,单击ok按钮,按下图设置。
图16在节点1,4上施加X方向的约束(7)施加载荷GUI:Main Menu》Solution》Define Loads》Apply》Structural》Displacement》On Node。
弹出拾取对话框,在输入栏输入2,单击ok按钮,弹出图形,安下图进行设置。
图17在节点2上设置集中载荷(8)谐响应分析求解。
GUI:Main Menu》Solution》Solve》Current LS 求解结束弹出Solution is done,关闭对话框。
图186.观察时间历程几处理结果(1)GUI:Main Menu》Solution》Analysis Type》New Analysis 在弹出对话框中选取“Harmonic”,单击ok按钮。
(2)定义时域变量GUI:Main Menu》TimeHist Postpro》Define Variables在弹出的对话框中单击Add按钮,按照下图配置。
,设置2和3节点的时间历程后处理变量。
定义完毕后,单击close按钮。
图19添加时间历程后处理变量图20定义节点2的时间历程后处理变量图21定义节点3的时间历程后处理变量图22定义时间历程变量对话框图23时间历程变量图形显示设置(3)绘制变量图GUI:Main Menu》TimeHist Postpro》Graph Variables弹出对话框,按图示进行设置,单击ok按钮,显示位移-频率响应曲线。
图24 位移-频率响应曲线7.保存结果GUI:【Utility Menu】/【File】/【Save as Jobname.db】。
命令流/BATCH/COM,ANSYS RELEASE 15.0 UP20131014 12:35:02 11/27/2016 /TITLE,xie666/PREP7!*ET,1,COMBIN14!*ET,2,MASS21!*R,1,300,0.1, , , , ,RMORE, ,!*!*R,2,1, , , , , ,!*/REPLOT,RESIZEN,1,0,0,0,,,,N,4,1,0,0,,,,!*FILL,1,4,2, , ,1,1,1, !*FLST,2,2,1FITEM,2,1FITEM,2,2E,P51XFLST,2,2,1FITEM,2,2FITEM,2,3E,P51XFLST,2,2,1FITEM,2,3FITEM,2,4E,P51XSAVETYPE, 2MAT,REAL, 2 ESYS, 0 SECNUM,TSHAP,LINE!*E, 2E, 3SAVEFINISH/SOL!*ANTYPE,3!*!*HROPT,FULLHROUT,OFFLUMPM,0!*EQSLV, ,1e-008, PSTRES,0!*!*OUTPR,BASIC,LAST,HARFRQ,0,9,NSUBST, ,KBC,1!*FLST,2,4,1,ORDE,2FITEM,2,1FITEM,2,-4!*/GOD,P51X, , , , , ,UY, , , , ,FLST,2,2,1,ORDE,2FITEM,2,1FITEM,2,4!*/GOD,P51X, , , , , ,UX, , , , ,FLST,2,1,1,ORDE,1FITEM,2,2!*/GOF,P51X,FX,300,/STATUS,SOLUSOLVERESUME,'xie111','dbb','.'RESUME,'xie111','db','.'/INPUT,'WebpageIcons','db','.'FINISH! /EXIT,MODEL/BATCH/COM,ANSYS RELEASE 15.0 UP20131014 13:31:04 11/27/2016 /TITLE,xie666/REPLOT,RESIZE/PREP7!*ET,1,COMBIN14!*ET,2,MASS21!*R,1,300,0.1, , , , ,RMORE, ,!*!*R,2,1, , , , , ,!*N,1,0,0,0,,,,N,4,1,0,0,,,,!*FILL,1,4,2, , ,1,1,1, !*FLST,2,2,1FITEM,2,1FITEM,2,2E,P51XFLST,2,2,1FITEM,2,2FITEM,2,3E,P51XFLST,2,2,1FITEM,2,3FITEM,2,4E,P51XTYPE, 2MAT,REAL, 2 ESYS, 0 SECNUM,TSHAP,LINE!*E, 2E, 3FINISH/SOL!*ANTYPE,3!*!*HROPT,FULLHROUT,OFFLUMPM,0!*EQSLV, ,1e-008, PSTRES,0!*!*OUTPR,BASIC,LAST, HARFRQ,0,9,NSUBST,30,KBC,1FLST,2,4,1,ORDE,2 FITEM,2,1FITEM,2,-4!*/GOD,P51X, , , , , ,UY, , , , , FLST,2,2,1,ORDE,2 FITEM,2,1FITEM,2,4!*/GOD,P51X, , , , , ,UX, , , , , FLST,2,1,1,ORDE,1 FITEM,2,2!*/GOF,P51X,FX,300,/STATUS,SOLUSOLVE!*!*!*FINISH/SOLUTIONANTYPE,3!*FINISH/POST26FILE,'xie111','rst','.'/UI,COLL,1NUMVAR,200SOLU,191,NCMITSTORE,MERGEPLCPLX,0PRCPLX,1FILLDATA,191,,,,1,1 REALVAR,191,191NUMVAR,200PLCPLX,0PRCPLX,1FILLDATA,191,,,,1,1 REALVAR,191,191!*!*NSOL,2,2,U,X,2UX!*!*!*NSOL,3,3,U,X,3UX!*NUMVAR,200PLCPLX,0PRCPLX,1FILLDATA,191,,,,1,1 REALVAR,191,191PLVAR,2,3, , , , , , , , , SAVE。