ansys模態含義的案例
ANSYS WORKBENCH中弱彈簧的含義
許多CAE朋友在ANSYS WOKKBENCH中進行靜力學和瞬態動力學仿真時，都遇到過弱彈簧（weak spring）的問題，我們發現，在求解結束以后，ANSYS經常提到它給我們加了一個弱彈簧，并建議我們檢查一下模型，這是什么意思呢？弱彈簧是好還是不好，對于結果有沒有影響，該不該加，如何加呢？ANSYS加弱彈簧的目的又是什么呢？
我們先考察一個超級簡單的例子，然后通過該例子來考察ANSYS所施加的弱彈簧的含義。一根矩形截面梁，長度為1米，橫截面是100mm*100mm，左邊固定，右邊加10kN的力，現在考慮加力后它的變形和應力。
顯然，這是一個簡單的拉伸問題，在軸線方向上應力都是一樣的，按照拉伸的應力公式，可以計算其大小為1Mpa。我們先對該問題進行建模，然后修改邊界條件，來考察弱彈簧的含義。
1. 創建靜力學分析系統。
2. 創建梁的三維模型。
雙擊geometry單元格，進入到DM中，然后創建一根三維梁
其尺寸設置如下
即長度為1000mm，而截面尺寸是100mm*100mm。
3. 劃分網格得到有限元模型。
雙擊model,進入到mechanical中，并自動劃分網格，結果如下。
4. 施加邊界條件。
左端面施加位移邊界條件，三個方向的位移都為零。
在右端面上施加10KN的拉力。
5.求解并得到結果。
計算完畢后，沒有任何警告或者錯誤信息，而X方向的位移結果是
即拉伸了0.00498mm左右。
其應力大小是
由于在左邊存在應力集中，此處有輕微的變化。而桿件的絕大部分應力是1Mpa，這與實際情況是吻合的。
6.改變位移邊界條件，改變成力的邊界條件。
在上圖中，軸線方向是X方向。該軸也只是在X方向上受力。從理論上看來，對于左端面，可以只約束X方向，而Y方向和Z方向可以是自由的。
展開 ANSYS/LSDYNA中的JH-2本構模型參數含義及陶瓷材料的具體參數值
眾所周知，在ANSYS/LSDYNA中JH-2模型適用于模擬大變形材料的力學行為的，用于陶瓷、玻璃、藍寶石等硬脆材料的力學模擬中，JH-2本構模型具有三類參數，分別對應著LSDYNA材料卡片中的三類指標，本構參數眾多，那么對于了解其真實含義至關重要，對此，筆者在查閱文獻基礎下總結了各個參數的準確含義并對其背后的數學公式的前后推導順序做出了總結，如圖1所示。
圖1
文獻中給出了比較權威的關于氧化鋁陶瓷的jh-2本構全部參數，可以對大家對于硬脆陶瓷材料的參數選擇調試提供很大的參考意義，三類陶瓷材料的本構參數如圖2所示。
圖2
ANSYS beam梁模態分析，包括考慮預應力和大變形下的預應力模態分析 ￥5
考慮不同情況下的模態分析
以一個簡單的beam梁為例子
1.一邊固定下的模態分析
前三階模態
SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE
1 6.9815 1 1 1
2 43.627 1 2 2
3 121.59 1 3 3
2.
考慮壩體-庫水相互作用的重力壩模態分析--對比分析ANSYS和ABAQUS重力壩流固耦合模態結果
模態分析主要目的是為測得結構的固有頻率、周期和振型，每一階模態都有特定的固有頻率、阻尼比和模態振型。通過模態分析方法搞清楚了結構物在某一易受影響的頻率范圍內的各階主要模態的特性，就可以預言結構在此頻段內在外部或內部各種振源作用下產生的實際振動響應。--引自《百度百科》
下面直接開始進入正文。
混凝土重力壩材料參數如下
彈性模量E=30GPa，泊松比v=0.167，密度rou=2450kg/m3
在ANSYS中，混凝土壩壩體采用平面Plane42單元，庫水采用Fluid29單元來進行模態計算。
展開 
Ansys Workbench模態分析
而我們所提取模態的階數即對應要獲取的方程中特征值的個數。實際的分析對象是無限維的，所以其模態具有無窮階。但是對于運動起主導作用的只是前面的幾階模態，所以計算時根據需要指定提取前幾階進行計算。
復雜的振動一般都可分解為簡單振動的組合，而且，這些個簡單振動，跟外來的激勵樣式無關，只跟物體的本身的性質以及邊界約束條件有關。
求振型的過程，就是把復雜振動“提純”（數學術語叫做解耦，decoupling）的過程。例如當簡支梁受到不同形式的外力時，會有不同的振動樣式，再復雜的形式，也不過是前幾階振型的線性組合。由于各階振型在整個振動中所占的比例不同，在宏觀上就表現為振動形態有所不同。找出了振型，就抓住了振動的本質特征，振型是特征向量的一種表現形式。
一階模態是外力的激勵頻率與物體固有頻率相等的時候出現的，此時物體的振動形態叫做一階振型或主振型。
3.模態分析的前六階以及其它階
對于沒有約束的對象，前6階為剛體位移模態，頻率為0；而對于有約束的對象，則沒有剛體模態。約束施加的正確與否，對結構模態分析的影響十分顯著，因此對于該問題應十分注意，保證對模型施加的約束與實際情況盡量符合。
所以模態分析的目的就是要得到結構的振型和固有頻率。所得到的應力、應變、位移值都沒有實際量化意義，只能用于定性地考察比較；模態分析的意義在于了解結構的共振區域，為結構設計提供指導，它是開展其它動力學特性分析的基礎；為結構系統的振動特性、振動故障診斷以及結構動力特性的優化設計提供依據。
展開 ANSYS workbench 塔架模態分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習塔架三維模型的處理
2、學習模態分析步的建立
3、學習模態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 塔架模態分析。
本案例完整得提供了分析相關所有的分析文件。
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ANSYS知識普及1——如何提取模態質量（ANSYS專家編輯，非原創，歡迎轉摘）
本人準備出一個ANSYS知識普及系列，將有用的網上資料歸攏，由于知識水平有限，不對之處請諒解。也歡迎各位網友提供好的資料分享，讓我們共同完成這個ANSYS知識普及系列。
編輯人：技術鄰ANSYS專家
業務咨詢網址：http://www.yqgqt.org.cn/content/other/402981
（打個小廣告）
聲 明:1、ANSYS知識普及系列中所有資料均來自網上；
2、如侵犯知識產權，請聯系ANSYS專家本人或者技術鄰，我將第一時間刪除。
下面是《ANSYS Verification Manual》中VM89.DAT稍加修改后提取模態質量的例子：
/PREP7
/TITLE, VM89, NATURAL FREQUENCIES OF A TWO-MASS-SPRING SYSTEM
C*** VIBRATION THEORY AND APPLICATIONS, THOMSON, 2ND PRINTING, PAGE 163,EX 6.2-2
ET,1,COMBIN14,,,2
ET,2,MASS21,,,4
R,1,200 ! SPRING CONSTANT = 200
R,2,800 ! SPRING CONSTANT = 800
R,3,.5 ! MASS = .5
R,4,1 ! MASS = 1
N,1
N,4,1
FILL
E,1,2 ! SPRING ELEMENT (TYPE,1) AND K = 200 (REAL,1)
TYPE,2
REAL,3
E,2 ! MASS ELEMENT (TYPE,2) AND MASS = .5 (REAL,3)
TYPE,1
REAL,2
E,2,3 !
展開 ansys apdl 模態分析詳解與案例 ￥5
模態分析介紹與案例（附帶完整建模及前后處理命令流）。模態分析的本質就是研究系統的自由振動特性，確定一個結構的固有頻率和振型。而固有頻率和振型是承受動態載荷結構設計的重要參數，所以，模態分可以作為其它動力學分析問題的起點。ansys的模態分析是線性分析，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）避免共振或使結構以特定頻率進行振動(例如橋梁設計)，
（2）認識到結構對于不同類型的動力載荷是如何響應的，
（3）有助于在其它動力分析中估算求解控制參數(如時間步長)等
模態分析步驟雖然相較簡單，但其對結構的NVH特性分析尤為重要，下面通過兩個案例詳細介紹模態分析的專屬名詞及分析方法。
案例1--均勻直桿的固有頻率分析
命令流：
/clear
/prep7
et,1,solid186
mp,ex,1,2e11
mp,prxy,1,0.3
mp,dens,1,7800
block,0,0.01,0,0.01,0,0.1
lesize,1,,,3
lesize,2,,,3
lesize,9,,,15
mshape,0
mshkey,1
vmesh,1
finish
!
展開 初學ANSYS的自由模態分析
jiangyemotaifenxi.avi
初學ANSYS的自由模態分析：
槳葉的自由模態分析：
槳葉形狀如圖所示，尺寸為29寸逆槳。
材質預設為Structural steel。
任何物體在自由狀態下都存在 6 個剛體運動 - 三個方向的平移和三個方向的轉動。如果不施加任何約束進行模態分析，則至少會出現 6 個零頻率，稱為剛體模態。
槳葉的前六階為零頻和接近零頻。
固有頻率：是指結構系統在受到外界激勵產生運動時，只由系統本身性質決定的特定的頻率。
固有頻率也稱為自然頻率。物體做自由振動時，其位移隨時間按正弦或余弦規律變化，振動的頻率僅與系統固有特性有關如質量、形狀、材質等有關，其對應周期稱為固有周期。
固有頻率與外界激勵沒有關系，是結構的一種固有屬性。不管外界有沒有對結構進行激勵，結構的固有頻率都是存在的，只是當外界有激勵時，結構是按固有頻率產生振動響應的。
固有頻率做為某一物體的固有屬性,在某種程度上,就跟物體的大小的概念一樣,當物體的性質發生變化時才會改變。
實際的分析對象是無限維的，所以其模態具有無窮階。但是對于運動起主導作用的只是前面的幾階模態。所以計算時根據需要計算前幾階的。
展開 ANSYS workbench 車架模態分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習車架三維模型的處理
2、學習焊接相關的接觸設置
3、學習模態分析分析步的建立
4、學習模態分析邊界條件的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 車架模態分析。
本案例完整得提供了分析相關所有的分析文件。
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ANSYS Workbench周期對稱模型的模態分析方法 ￥10
對于風扇葉片、螺旋槳類型的產品模態分析，往往采用循環對稱的方式來進行計算，這樣建立其中的一份，剩余的自動擴展計算就可以了，這樣可以極大的縮小網格數量，降低計算量。在ANSYS Workbench中如何設置操作設置循環對稱的方法呢？
在 ANSYS Workbench 中對風扇葉片、螺旋槳等循環對稱結構進行模態分析的步驟如下：
1. 幾何模型準備
創建基礎扇區，在 DesignModeler 或外部 CAD 軟件中，僅建模一個完整扇區（例如單個葉片及其對應的輪轂部分）。
確保扇區的兩個邊界（起始面和終止面）與旋轉對稱軸形成的角度為 360°/n（n 為葉片總數）。例如，對于 6 葉片風扇，單個扇區角度為 60°。
定義坐標系，在 DM 中創建全局坐標系，確保 Z 軸與旋轉對稱軸重合（即葉片繞 Z 軸旋轉）。
2. 循環對稱設置（Modal 模塊）
導入幾何到 Modal 分析系統，將扇區模型拖入 Modal 分析系統的 Geometry 模塊。
進入 Mesh 模塊，激活循環對稱：右鍵點擊 Mesh → Insert → Cyclic Symmetry。
選擇循環對稱類型：
Full Cyclic：適用于所有葉片完全相同的結構。
定義循環對稱邊界
Source Face：選擇扇區的起始面（例如 0° 位置的面）。
Target Face：選擇扇區的終止面（例如 60° 位置的面）。
Axis Definition：選擇局部坐標系的 Z 軸作為旋轉對稱軸。
3. 網格劃分優化
網格控制，對葉片邊緣、輪轂等關鍵區域使用更精細的網格（如 Sizing 或 Inflation）。
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ANSYS workbench 齒輪模態分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習齒輪三維模型的處理
2、學習模態分析步的建立
3、學習模態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 齒輪模態分析。
本案例完整得提供了分析相關所有的分析文件。
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Ansys 案例研究 | 電路板的模態分析
案例描述
在電子產品的振動與可靠性設計中，PCB 的模態分析至關重要。它用于確定電路板的固有頻率和振型，從而預測其在動態載荷下是否會發生共振，導致焊點失效、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/模態的提取過程，通過這一標準流程，可以明確識別出板上的脆弱區域，并為優化布局、增加剛度或規避外部激勵頻率提供定量的工程依據。
分析目標
本案例旨在通過規范的有限元分析流程，對一塊航空電子設備電路盒進行模態仿真，達成以下具體工程目標：
獲取動態特性參數：精確提取該 PCB 在既定約束條件下的前6階固有頻率（Natural Frequencies）及其對應的振型（Mode Shapes）。
識別共振風險：通過模態結果，明確 PCB 的敏感頻率區間，為評估其與外部環境振動（如風扇、發動機激勵）發生共振的可能性提供直接依據。
定位機械薄弱點：可視化分析各階振型，識別在振動中位移最大或應變能集中的區域（通常為大型器件、板邊或懸空部位），這些位置是潛在的焊點疲勞與元件損壞風險點。
建立優化基準：為后續的設計改進（如增加支撐、改變固定點、調整布局）提供可量化的對比基準，目標是提升 PCB 的首階固有頻率，避開關鍵激勵頻帶。
分析步驟
1.打開 Ansys Workbench, 創建一個 "模態分析"系統
2.定義材料屬性，包括碳化硅、PVC 等
3.導入航空電子設備電路盒的幾何圖形，如下圖所示
帶有航空電子設備外殼的電子電路板
4.將材料分配到幾何體上（默認材質為結構鋼）。
展開 ANSYS workbench 飛機葉片模態分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習飛機葉片三維模型的處理
2、學習模態分析步的建立
3、學習模態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 飛機葉片模態分析。
本案例完整得提供了分析相關所有的分析文件。
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ansys Workbench油箱內的油液對結構模態的影響記錄 ￥10
問題：
結構模態計算對評估噪聲、振動、沖擊、疲勞等動力學工況，有非常大的幫助指導作用。在某些結構（例如油箱）其內部包含大量液體，對結構模態會有顯著影響。本文對以簡化油箱案例對比幾種計算方式的不同，1.結構模態（無油液）；2.分布質量等效油液；3，質量點等效油液；4，濕模態模擬油液；這里僅僅進行對比計算，至于準確性或最佳方法，還需要實驗驗證。
個人推薦，如果模型不是特別復雜，應采用方法4模擬油液的計算方法。
示例：
模型：
箱體和油液兩部分，箱體薄壁件
網格劃分：
注意濕模態計算需要液體區域和結構區域做共節點處理。并且箱體是薄壁件，想在壁厚方法劃分兩層網格，這里使用hypermesh對網格進行劃分。
劃分之前，需要對幾何進行合并處理，形成公共面。
網格共節點連接如下所示：
對比計算：
對比第一階模態和箱體大面的第一階單極子模態。
? 油液的影響非常顯著，2/3/4方法對比單獨箱體的結構模態有顯著區別；
? 分布質量方式和濕模態方式，兩個計算結果相似。
? 推薦使用：濕模態>>分布質量>>質量點>>單獨箱體
有條件的應該增加實驗測試！！
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