ANSYS实例分析——模型飞机机翼模态分析一，问题讲述。

如图所示为一模型飞机机翼，其长度方向横截面形状一致，机翼的一端固定在机体上，另一端为悬空自由端，试对机翼进行模态分析并显示机翼的模态自由度。

是根据一下的参数求解。

机翼材料参数：弹性模量EX=7GPa；泊松比PRXY=0.26；密度DENS=1500kg/m3。

机翼几何参数：A(0，0)；B(2，0)；C(2.5，0.2)；D(1.8，0.45)；E （1.1，0.3）。

问题分析该问题属于动力学中的模态分析问题。

在分析过程分别用直线段和样条曲线描述机翼的横截面形状，选择PLANE42和SOLID45单元进行求解。

求解步骤：第1 步：指定分析标题并设置分析范畴1.选取菜单途径Utility Menu>File>Change Title2.输入文字“Modal analysis of a model airplane wing”，然后单击OK。

3.选取菜单途径Main Menu>Preferences.4.单击Structure选项使之为ON，单击OK。

主要为其命名的作用。

第2 步：定义单元类型1.选取菜单途径:MainMenu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete。

2.Element Types对话框将出现。

3.单击Add。

Library ofElement Types对话框将出现。

4.在左边的滚动框中单击“Structural Solid”。

5.在右边的滚动框中单击“Quad 4node 42”。

6.单击Apply。

7.在右边的滚动框中单击“Brick 8node 45”。

8.单击OK。

9.单击Element Types对话框中的Close按钮。

第3 步：指定材料性能1.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>MaterialProps>-Constant-Isot ropic。

Isotropic Material Properties对话框将出现。

2.在OK上单击以指定材料号为1。

第二个对话框将出现。

3.输入EX为7E104.输入DENS为1500、5.输入PRXY为0.26。

6.单击OK。

第4 步：在给定的位置生成关键点1.选取菜单途径MainMenu>Preprocessor>-Modeling-Creat>Keypoints>In Active CS。

Creat Keypoints in Active Coordinate System对话框将出现。

2.输入Keypoint number（关键点号）为1，X,Y,Z位置分别为0,0,0。

可用TAB键在输入区之间移动。

3.单击Apply。

4.对下面的关键点及X，Y，Z位置重复这一过程：关键点2：2,0,0关键点3：2.3,0.2,0关键点4：1.9,0.45,0关键点5：1,0.25,05.输入完最后一个关键点后，单击OK。

6.选取菜单途径Utility Menu>PlotCtrls>WindowControls>Window Options。

7.在Location of triad滚动框中，找到“Not shown”并选中它。

8.单击OK。

9.选取菜单途径Utility Menu>PlotCtrls>Numbering。

10.单击Keypoint numbering使之成为ON，然后单击OK，在ANSYS 图形窗口中将出现带有编号的关键点。

第5 步：在关键点间生成直线和样条曲线1.选取菜单途径MainMenu>Preprocessor>-Modeling-Create>-Lines-Lines>Straight Line。

拾取菜单（Picking Menu）Create Straight Lines 将出现。

2.在关键点1和2上按顺序各单击一次。

在关键点间将出现一条直线。

3.在关键点5和1上按顺序各单击一次。

在关键点间将出现一条直线。

4.在拾取菜单中单击OK。

5.选取菜单途径MainMenu>Preprocessor>-Modeling-Create>-Lines- Splines>With options > Spline thru kps。

拾取菜单B_Spline将出现。

6.按顺序选中关键点2,3,4,5，然后单击OK。

B_Spline对话框将出现。

7.输入XV1,YV1,EV1分别为-1,0,0，XV6,YV6,EV6分别为-1,-0.25,0。

8.单击OK。

机翼的曲线部分将出现在图中。

第6 步：生成横截面1.选取菜单途径MainMenu>Preprocessor>-Modeling-Create>-Areas-Arbitary>By Lines。

拾取菜单Create Area by Lines将出现。

2.单击所有的三条线各一次。

3.单击OK。

线围成的面将以高亮度显示出来。

4.在ANSYS Toolbar上单击SAVE_DB。

第7 步：指定网格密度并对面进行网格1.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>-Meshing-Size Cntrls>-ManualSize-Global-Size。

Global Element Size对话框将出现。

2.在element edge length（单元边长）处输入0.25。

3.单击OK。

4.选取菜单MainMenu>Preprocessor>-Meshing-Mesh>-Areas-Free。

拾取菜单Mesh Areas将出现。

5.单击Pick All。

（如果出现警告框，单击close。

请看下面的注释。

）6.在ANSYS Toolbar上单击SAVE_DB。

第8 步：设置线被划分的段数（下图仅为参考之用，不具备实际效果，与操作有关）1.1.在MODELING、OPERATE、EXTRUDE,ELEM EXT OPT12.在Number of element divisions处输入10。

3.单击OK。

第9 步：将带网格的面拉伸成带网格的体1.选取菜单途径Main Menu>meshPreprocessor>-Attributes-Define>Default Attribs。

Meshing Attributes对话框将出现。

2.在element type number处输入2。

3.单击OK。

4.选取菜单途径MainMenu>Preprocessor>-Modeling-Operate>Extrude/Sweep>-Areas-By XYZ Offset。

拾取菜单Extrude Area by Offset 将出现。

5.单击Pick All。

Extrude Areas by XYZ Offset对话框将出现。

6.在offset for extrusion处输入0,0,10。

7.单击OK。

（如果出现警告框，单击close。

请看下面的注释。

）注意─在这个例子中采用SOLID45 单元是为了让ANSYS/ED 版用户也能做此实例。

使用这种单元会导致如下警告：“The mesh of volume 1 contains SOLID 45 degenerate elements ， which are much too stiff in bending. Use quadratic elements if posssble. ”。

如果当前使用的不是ANSYS/ED ，可以用SOLID95 单元进行分析。

8.选取菜单途径Utility Menu>PlotCtrls>Pan,Zoom,Rotate。

9.单击“ISO”，然后单击close。

10.在ANSYS Toolbar上单击SAVE_DB。

第10 步：进入求解器并指定分析类型和选项1.选取菜单途径Main Menu>Solution>-Analysis Type-New Analysis。

New Analysis对话框将出现。

2.选中Modal analysis，然后单击OK。

3.选取菜单途径Main Menu>Solution>-Analysis Options，Modal Analysis对话框将出现。

4.选中Subspace模态提取法。

5.在Number of modes to extract处输入5。

6.单击OK。

Subspace Modal Analysis对话框将出现。

7.单击OK接受缺省值。

第11 步：释放已选的PLANE42单元应当释放用于2-D面网格划分的PLANE42单元，因为它们不必参与分析。

1.选取菜单途径Utility Menu>Select>Entities。

Select Entities对话框将出现。

2.在对话框上部的两个滚动框中，选取“Elements”和“By Attribute”。

3.单击Elem type num选项使之成为ON。

4.在Min,Max,Inc区输入单元类型号为1。

5.单击Unselect选项使之成为ON。

6.单击Apply。

第12 步：对模型施加约束1.选取菜单途径Utility Menu>Select>Entities。

Select Entities对话框将出现。

2.在对话框上部的两个滚动框中，选“Nodes”和“By Location”。

3.单击Z coordinates选项使之为ON。

4.在Min,Max区输入Z坐标为0。

5.单击From Full选项使之为ON。

6.单击Apply。

7.选取菜单途径MainMenu>Solution>-Loads-Apply>-Structural-Displacement>-On Nodes。

拾取菜单Apply U,ROT on Nodes将会出现。

8.单击Pick All。

Apply U,ROT on Nodes对话框将出现。

9.单击“All自由度（DOF）”。

10.单击OK。

11.在Select Entities对话框中的第二个滚动框中选取“By Num/Pick”。

12.单击Sele All。

13.单击Cancel。

第13 步：指定要扩展的模态数并求解1.选取菜单途径Main Menu>Solution>-Load StepOpts-ExpansionPass>Expand Modes。

Expand Modes对话框将出现。