ansys計算濕模態
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
ansys計算濕模態的視頻教程
盛水容器濕模態分析_ANSYS Workbench19.0版本_無聲操作版本
Workbench18.2以后有關濕模態是通過Modal Acoustics實現，而并不再需要act插件來實現，今天就盛水容器的濕模態分析的一個案例，說明如何實現
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ansys計算濕模態的實例教程
濕模態的概念
通常我們所說的結構模態，都是在真空中的結構模態，不考慮周圍流體的影響下的模態，這種模態可以稱為“干模態”，即不受流體影響的模態。
而實際中，我們通常計算的結構都是被流體“包圍”著，例如在空氣中行駛的汽車，周圍被空氣包圍著，在水中行駛的船，周圍被水包圍著，或者部分被水包圍著。
在不考慮車身周圍的空氣的影響下，我們計算的車身模態都是干模態，因為空氣的密度比較小，空氣對車身模態的影響比較小，我們可以把車身的干模態當成車身在空氣中的濕模態，即忽略空氣的影響，誤差也不會太大。
而在水中行駛的船，由于水的密度比較大，水對結構模態的影響比較大，如果忽略水的影響，那么計算出來的模態(干模態)就與實際的船的模態誤差就很大，此時就必須考慮水的影響，計算濕模態。
濕模態分析實際上是在單向流固耦合計算基礎上進行的預應力模態分析。本文以流體作用下彎曲管道為例，首先利用ANSYS Fluent及ANSYS靜力分析模塊對其進行單向流固耦合計算，然后在此基礎上開展彎曲管道在流體作用下振動模態分析。
單向流固耦合計算
工業管道系統中經常出現彎管。流體介質流經彎曲管道時，管壁承受流體賦予的壓力，不均勻的壓力分布會對管道產生額外的應力。
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計算思路
眾所周知，CFD計算的目的是為了獲取計算空間中的壓力、速度、溫度等物理量分布，而結構有限元計算的目的是為了獲取結構件上應力、應變和位移等物理物理量。單向流固耦合計算的基本思路為：利用CFD軟件計算壁面上壓力分布，并將壓力值作為載荷加載到固體構件上，利用有限元軟件計算固體應力應變。
單向流固耦合計算的數據流程如圖1所示。
圖1 數據流程
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計算模型
計算幾何模型如圖所示。
展開 濕模態的概念
通常我們所說的結構模態，都是在真空中的結構模態，不考慮周圍流體的影響下的模態，這種模態可以稱為“干模態”，即不受流體影響的模態。
而實際中，我們通常計算的結構都是被流體“包圍”著，例如在空氣中行駛的汽車，周圍被空氣包圍著，在水中行駛的船，周圍被水包圍著，或者部分被水包圍著。
在不考慮車身周圍的空氣的影響下，我們計算的車身模態都是干模態，因為空氣的密度比較小，空氣對車身模態的影響比較小，我們可以把車身的干模態當成車身在空氣中的濕模態，即忽略空氣的影響，誤差也不會太大。
而在水中行駛的船，由于水的密度比較大，水對結構模態的影響比較大，如果忽略水的影響，那么計算出來的模態(干模態)就與實際的船的模態誤差就很大，此時就必須考慮水的影響，計算濕模態。
濕模態分析實際上是在單向流固耦合計算基礎上進行的預應力模態分析。本文以流體作用下彎曲管道為例，首先利用ANSYS Fluent及ANSYS靜力分析模塊對其進行單向流固耦合計算，然后在此基礎上開展彎曲管道在流體作用下振動模態分析。
單向流固耦合計算
工業管道系統中經常出現彎管。流體介質流經彎曲管道時，管壁承受流體賦予的壓力，不均勻的壓力分布會對管道產生額外的應力。
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計算思路
眾所周知，CFD計算的目的是為了獲取計算空間中的壓力、速度、溫度等物理量分布，而結構有限元計算的目的是為了獲取結構件上應力、應變和位移等物理物理量。
展開 模態分析的單元
在使用ANSYS計算結構在水中的模態時，FIUID29、FIUID30單元分別用來模擬二維和三維流體部分，相應的結構模型則利用PLANE42、SOIID45等單元來構造，其中，PLANE42和SOLID45單元用來構造二維和三維結構模型。采用三維模型，流體選用FIUID30單元，結構則采用SOLID45單元。
FLUID30是流體聲單元，用于模擬流體介質及流固耦合問題。該單元有8個節點，每個節點上有4個自由度，分別是X、Y、Z 3個方向的位移自由度和1個壓力自由度，為各向同性材料。輸入材料屬性時，需要輸入流體的材料密度(作為DENS輸入)，及流體聲速(作為S0NC輸入)，流體粘性產生的損耗效應忽略不計。
SOIID45單元用于構造三維實體結構。單元通過8個節點來定義，每個節點有3個沿著X、Y、Z方向平移的自由度。
在利用ANSYS建模分析時，流場域單元屬性分為2種，由KEYOPT(2)(指定流體和結構分界處結構是否存在)控制，在流固耦合交界面上的單元KEYOPT(2)=0，表示分界面處有結構，其他流體單元KEYOPT(2)=1，表示分界面處無結構。流體一結構分界面應通過面載荷標志出來，指定FSI label(不需數值)可以把分界面處的結構運動和流體壓力耦合起來，分界面標志必須在分界面處的流體單元標出。
模態分析的步驟
1)建立流體單元的實體模型。建立流體模型，首先需要確定流體域的范圍，針對這個問題，假定固體結構周圍只有有限范圍的流體，數值實驗表明，當流體區域足夠大時，這一假定的結果與假定流體為無限邊界流體的結果的誤差應小于1%。一般情況下可以取流體區域的半徑為固體結構半徑(其中矩形截面取其邊長的1／2作為半徑)的5倍以上。
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濕模態的概念
通常我們所說的結構模態，都是在真空中的結構模態，不考慮周圍流體的影響下的模態，這種模態可以稱為“干模態”，即不受流體影響的模態。
而實際中，我們通常計算的結構都是被流體“包圍”著，例如在空氣中行駛的汽車，周圍被空氣包圍著，在水中行駛的船，周圍被水包圍著，或者部分被水包圍著。
在不考慮車身周圍的空氣的影響下，我們計算的車身模態都是干模態，因為空氣的密度比較小
濕模態的概念
通常我們所說的結構模態，都是在真空中的結構模態，不考慮周圍流體的影響下的模態，這種模態可以稱為“干模態”，即不受流體影響的模態。
而實際中，我們通常計算的結構都是被流體“包圍”著，例如在空氣中行駛的汽車，周圍被空氣包圍著，在水中行駛的船，周圍被水包圍著，或者部分被水包圍著。
在不考慮車身周圍的空氣的影響下
模態分析的單元
在使用ANSYS計算結構在水中的模態時，FIUID29、FIUID30單元分別用來模擬二維和三維流體部分，相應的結構模型則利用PLANE42、SOIID45等單元來構造，其中，PLANE42和SOLID45單元用來構造二維和三維結構模型。采用三維模型，流體選用FIUID30單元，結構則采用SOLID45單元。
FLUID30是流體聲單元，用于模擬流體介質及流固耦合問題。該單元有
