預(yù)應(yīng)力模態(tài)
關(guān)注創(chuàng)建者：君成序 創(chuàng)建時間：2019-06-28
預(yù)應(yīng)力模態(tài)的視頻教程
419-攪拌器固液（歐拉）兩相流仿真及流固耦合預(yù)應(yīng)力模態(tài)計(jì)算WORKBENCH2020R1
本課適合哪些人學(xué)習(xí)： 1、攪拌器仿真人士 2、固液（歐拉）兩相攪拌仿真人士 3、結(jié)構(gòu)靜力學(xué)、預(yù)應(yīng)力模態(tài)仿真人士 4、單向流固耦合研究人士 5、Workbench2020R1-SCDM-MESH-FLUENT-POST_TECPLOT2019應(yīng)用人士 對學(xué)員的幫助是什么： 1、攪拌器仿真的基本操作方法 2、固液（歐拉）兩相攪拌的實(shí)現(xiàn)方式 3、結(jié)構(gòu)靜力學(xué)、預(yù)應(yīng)力模態(tài)仿真方法 4、
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基于workbench含預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析
本課程考慮預(yù)應(yīng)力下的模態(tài)結(jié)構(gòu)分析，該預(yù)應(yīng)力主要為慣量盤高速旋轉(zhuǎn)時離心力導(dǎo)致的預(yù)應(yīng)力。其他預(yù)應(yīng)力分析過程同理，課程從模型建立、模型導(dǎo)入到最后結(jié)果分析均有詳細(xì)講解
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基于workbench波形彈簧不同壓縮量力值計(jì)算與不同預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析
solidworks 波形彈簧繪制； spaceclaim中模型處理（邊分割）以及mesh（beta）網(wǎng)格劃分； 基于workbench波形彈簧不同壓縮量力值計(jì)算與真實(shí)試驗(yàn)對比（含彈塑性材料的參數(shù)添加）（在mechanical中繪制圖表，定義x、y軸坐標(biāo)參數(shù)）； 預(yù)應(yīng)力下模態(tài)分析； 注，含三維模型，方便練習(xí)
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預(yù)應(yīng)力模態(tài)的實(shí)例教程
需要指出的是，這種預(yù)應(yīng)力(pstress)的效果和幾何非線性分析中的“應(yīng)力剛化”(stress stiffeness)是相同的來源。
以上闡述就是預(yù)應(yīng)力模態(tài)產(chǎn)生的基本原理，讀者可以思考一下：模態(tài)分析在什么情況下需要考慮預(yù)應(yīng)力的效應(yīng)。
算例
考慮一根簡支梁，兩邊施加拉力和壓力(通過初始應(yīng)變實(shí)現(xiàn))，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析，對比二者和無載荷作用時的模態(tài)分析結(jié)果。
無預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析的結(jié)果：
拉預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析的結(jié)果：
壓預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析的結(jié)果：
對比無預(yù)應(yīng)力模態(tài)、拉預(yù)應(yīng)力模態(tài)、壓預(yù)應(yīng)力模態(tài)三者的固有頻率結(jié)果發(fā)現(xiàn)：前
6階模態(tài)，相比于無預(yù)應(yīng)力工況，拉預(yù)應(yīng)力工況的頻率有所提高，因?yàn)槔d荷使梁的橫向剛度提高了；而壓預(yù)應(yīng)力工況的頻率有所降低，因?yàn)閴毫d荷使梁的橫向剛度降低了。
前文對預(yù)應(yīng)模態(tài)分析產(chǎn)生的原理進(jìn)行了較詳細(xì)的介紹，對拉/壓預(yù)應(yīng)力模態(tài)進(jìn)行了分析，并和無預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析結(jié)果進(jìn)行了對比。
現(xiàn)以ANSYS為例，結(jié)合前文介紹的理論和要點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)具體分析。在“基于ANSYS的響應(yīng)譜分析”一文中介紹了APDL和Workbench的特點(diǎn)，在此，本文以APDL為例，同時兼顧Workbench，介紹ANSYS如何實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)動力學(xué)中的預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析。
預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析
對于薄壁結(jié)構(gòu)，如細(xì)長梁和薄板，由于彎曲剛度比軸向拉壓剛度小很多，當(dāng)結(jié)構(gòu)受外載作用時，由于應(yīng)力剛化(SSTIF)效應(yīng)，在進(jìn)行模態(tài)分析時，一般需要考慮預(yù)應(yīng)力效應(yīng)的影響，即進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析。
展開 Abaqus預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析
預(yù)應(yīng)力模態(tài)
模態(tài)分析是一個線性攝動分析，只能進(jìn)行線性求解。在動力學(xué)方程中，其載荷矩陣和阻尼矩陣為0，特征值的提取只取決于剛度矩陣和質(zhì)量矩陣。而結(jié)構(gòu)在外載荷的作用下剛度矩陣會發(fā)生變化，也就間接影響了結(jié)構(gòu)的固有頻率。而預(yù)應(yīng)力狀態(tài)下，我們不清楚剛度矩陣的變化對模態(tài)頻率的影響時，便需要進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析。
Abaqus預(yù)應(yīng)力模態(tài)求解
分析流程如下：第一步先進(jìn)行非線性靜力學(xué)求解——第二步進(jìn)行模態(tài)提取
需要注意的是第一步求解時必須打開幾何非線性，即NLGEOM = YES 否則第一步求解完成后剛度矩陣不會改變，模態(tài)頻率也就不會發(fā)生變化。第二步模態(tài)求解無需設(shè)置PERTURBATION（線性攝動）或幾何非線性，軟件默認(rèn)在開啟幾何非線性的后續(xù)分析步中繼續(xù)保持。
另外，第一步非線性靜力求解的材料非線性，接觸等都會對結(jié)構(gòu)的剛度矩陣產(chǎn)生影響，進(jìn)而改變模態(tài)頻率。材料如果進(jìn)入塑性，相應(yīng)的切向模量會降低，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度矩陣變小。
靜力分析下接觸狀態(tài)的改變也會對剛度矩陣產(chǎn)生影響。Abaqus在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析時對接觸的處理如下：第一步進(jìn)行非線性接觸分析，軟件會把第一步分析結(jié)果的接觸區(qū)域作為第二步模態(tài)分析的作用區(qū)域，而第一步分析結(jié)果的接觸面分開區(qū)域不予考慮。需要注意的是，在進(jìn)行第二步模態(tài)分析時，接觸區(qū)域并不是簡單的直接轉(zhuǎn)變?yōu)門ie處理，而是通過附加接觸剛度來進(jìn)行求解。
Abaqus重啟動設(shè)置
重啟動分析方式是一種很便捷的模式。比如，我們需要算在預(yù)應(yīng)力狀態(tài)下的模態(tài)，振動，沖擊等等一系列工況，而如果不進(jìn)行重啟動分析，則每個分析工況下都需要重新計(jì)算預(yù)應(yīng)力工況，對于大模型，嚴(yán)重影響計(jì)算效率；而進(jìn)行重啟動設(shè)置后，預(yù)應(yīng)力工況只需計(jì)算一次。
展開 本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會得到什么：
1、學(xué)習(xí)飛機(jī)機(jī)翼三維模型的處理
2、學(xué)習(xí)預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析步的建立
3、學(xué)習(xí)預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析的邊界條件的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 飛機(jī)機(jī)翼預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有的分析文件。
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簡便 高效
今天繼續(xù)為大家推出的是預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析模塊，針對下面的模型，利用MeshFree進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析。
分析模型
模型中左側(cè)大圓孔（共4個面），加載力載荷，形式為總和，方向?yàn)椋篨方向250N，Y方向-250N。
右側(cè)的四個小圓孔（共16個面），設(shè)置固定約束。
MeshFree的分析流程
①新建項(xiàng)目，并選擇分析類型
選擇預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析
②導(dǎo)入CAD
③選擇材料模型
材料模型選擇默認(rèn)的Alloy Steel。
④施加邊界條件和預(yù)應(yīng)力載荷
⑤求解后查看結(jié)果
MeshFree靜力學(xué)分析結(jié)果—變形
MeshFree靜力學(xué)分析結(jié)果—應(yīng)力
MeshFree預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析結(jié)果—模態(tài)表格
隨后，利用ANSYS對該模型進(jìn)行了預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析，得到了對應(yīng)的結(jié)果，并進(jìn)行對比。
展開 在本課中將主要介紹如何在LMS Virtual.Lab中進(jìn)行預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)模態(tài)分析。眾所周知，對于振動噪聲分析來說，做好模態(tài)分析、振動分析是進(jìn)行噪聲分析的前提。對于普通的結(jié)構(gòu)模態(tài)分析，在視頻教程第一課中已經(jīng)有了詳細(xì)講解，但是對于一些特殊的結(jié)構(gòu)，例如壓力容器、考慮張力的結(jié)構(gòu)（如琴弦）、以及考慮自身重力引起內(nèi)部應(yīng)力的結(jié)構(gòu)來說由于預(yù)應(yīng)力的存在將增加結(jié)構(gòu)的整體剛度，從而影響結(jié)構(gòu)模態(tài)，提高模態(tài)頻率。在本課視頻中就詳細(xì)講解了如何進(jìn)行預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析。在LMS Virtual.Lab 12中，已經(jīng)將LMS Samcef結(jié)構(gòu)求解器中的線性結(jié)構(gòu)求解器部分全部融入到了Virtual.Lab平臺，因此LMS Virtual.Lab中的結(jié)構(gòu)求解器進(jìn)一步加強(qiáng)，包括了線性靜力求解器、模態(tài)疊加、模態(tài)映射、基于模態(tài)映射的聲振耦合、直接NTF計(jì)算、瞬態(tài)振動響應(yīng)求解等全新內(nèi)容，本課在使用LMS Virtual.Lab自帶結(jié)構(gòu)求解器進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析的同時，還向大家展示了如何使用LMS Virtual.Lab的前后處理功能，調(diào)用Nastran進(jìn)行分析。LMS Virtual.Lab不僅支持Nastran，還可以對ANSYS、Radioss、LS-DYNA等求解器進(jìn)行前后處理，極大地方便了用戶。（注意：本視頻課程中第二部分為使用Virtual.Lab調(diào)用Nastran進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析，旨在進(jìn)行LMS Virtual.Lab 求解器與Nastran求解器的分析結(jié)果對比，學(xué)習(xí)者重點(diǎn)掌握如何使用LMS Virtual.Lab進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析即可！）
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預(yù)應(yīng)力模態(tài)的最新內(nèi)容
可得到琴弦的固有頻率結(jié)果，能夠觀察到：調(diào)弦（施加預(yù)應(yīng)力）后，模態(tài)頻率顯著提高（如圖 5 所示）。這意味著拉緊琴弦會使聲音的音高升高。
[圖片]
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模態(tài)分析介紹與案例（附帶完整建模及前后處理命令流）。模態(tài)分析的本質(zhì)就是研究系統(tǒng)的自由振動特性，確定一個結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型。而固有頻率和振型是承受動態(tài)載荷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，所以，模態(tài)分可以作為其它動力學(xué)分析問題的起點(diǎn)。ansys的模態(tài)分析是線性分析，任何非線性特性，例如塑性，接觸單元等，即使定義了也將被忽略。
?它的主要用途：
（1）避免共振或使結(jié)構(gòu)以特定頻率進(jìn)行振動(例如橋梁設(shè)計(jì))，
但是WB中預(yù)應(yīng)力在模塊之間的傳遞，似乎預(yù)應(yīng)力模態(tài)可以直接傳遞。而兩個靜力模塊可以傳遞變形后的幾何，但是不能傳遞預(yù)應(yīng)力。
問題示例大致如下：
板子初始是平板狀態(tài)，安裝后工作狀態(tài)是貼合一個弧面，并通過四個支點(diǎn)進(jìn)行連接固定，板子安裝后存在回彈力。
現(xiàn)在需要評估板子安裝變形預(yù)應(yīng)力狀態(tài)下，連接面的回彈力。
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
1、學(xué)習(xí)引擎蓋三維模型的處理
2、學(xué)習(xí)模態(tài)分析步的建立
3、學(xué)習(xí)模態(tài)分析的邊界條件的施加
4、學(xué)習(xí)模態(tài)分析的載荷的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench引擎蓋模態(tài)分析
模態(tài)仿真對比1個月前
模態(tài)仿真對比
基于ANSYS apdl參數(shù)化建模
三維模型
線框模型
自重及預(yù)應(yīng)變下的y方向變形云圖
編輯
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</figure><p>預(yù)應(yīng)力的大橋模態(tài)頻率第</p><p><br></p><figure style="text-align
案例描述
在電子產(chǎn)品的振動與可靠性設(shè)計(jì)中，PCB 的模態(tài)分析至關(guān)重要。它用于確定電路板的固有頻率和振型，從而預(yù)測其在動態(tài)載荷下是否會發(fā)生共振，導(dǎo)致焊點(diǎn)失效、元件開裂或信號異常。本次將使用一塊電路板的模型來演示電路板的自然頻率/模態(tài)的提取過程，通過這一標(biāo)準(zhǔn)流程，可以明確識別出板上的脆弱區(qū)域，并為優(yōu)化布局、增加剛度或規(guī)避外部激勵頻率提供定量的工程依據(jù)。
分析目標(biāo)
本案例旨在通過規(guī)范的有限元分析流程
