ansys中模態擴展分析的案例
ansys模態分析中的振型
ansys模態中的振型怎么看，怎么知道是第幾階的振型
ANSYS模態分析結果中各項數據的物理意義 ￥100
<p>ANSYS模態分析結果中各項數據的物理意義</p><p>在對結構進行地震響應分析之前，通常先對結構進行模態分析以了解結構的動力特性（自振周期和振型）。</p><p>常用的模態分析方法：Block Lanczos法、PCG Lanczos法、縮減法和非對稱法。</p><p><strong>ANSYS模態分析的結果文件包含哪些信息呢？在此以下表為例進行說明。</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202402/4246ee8fae42785e42332fe4e91e3106.png"></p><p>1 MODE 模態階數</p><p>2 FREQUENCY 頻率（Hz）</p><p>3 PERIOD 周期（s）</p><p>4 PARTIC. FACTO 振型參與系數（每個質點質量與其在某階振型中相應坐標乘積之和與該階振型模態質量之比）</p><p>5 RATIO 比率（振型參與系數與一階振型參與系數之比）</p><p>6 EFFECTIVE MASS 振型等效質量（振型參與系數的平方與振型模態質量之比）</p><p>7 CUMULATIVE MASS FRACTION 累計質量分數/有效質量系數（為第一階到該階振型等效質量之和與總等效質量之比）</p><p>8 RATIO EFF. MASS TO TOTAL MASS 振型等效質量與總質量之比</p><p><br></p><p>此外，還有如下幾個相關概念：</p><p>1 振型參與質量（該階振型的模態質量與振型參與系數平方之積）</p><p>2 振型參與質量系數（所取振型參與質量之和與總質量之比）</p><p>3 模態質量/振型質量（第i階振型的廣義質量）</p><p>4 質量參與系數（該振型的基底剪力與總質量之比）</p>
展開 基于ANSYS的簡支梁模態分析（原創帖子，轉載請注明出處，謝謝！技術鄰ID有限元中解人生）
在模態分析 中必須指定楊氏模量EX（或某種形式的剛度）和密度DENS（或某種形式的質量）。而非線性特性將被忽略。
2 加載及求解
主要完成下列工作：首先定義分析類型、指定分析設置、定義載荷和邊界條件和指定加載過程設置，然后進行固有頻率的有限元求解。在得到初始解后，再對模態進行擴展，以供查看。
2 擴展模態
從嚴格意義上講，“擴展”這個詞意味著將縮減解擴展到完整的自由度集上。“縮減解”常用主自由度表達。而在模態分析中，我們用“擴展”這個詞指將振型寫入結果文件。也就是說，“擴展模態”不僅適用于縮減模態提取方法得到的縮減振型，而且也適用于其它模態提取方法得到的完整振型。因此，如果想在后處理器中察看振型，必須先擴展之（也就是將振型寫入結果文件）。
2 觀察結果
模態分析的結果（即模態擴展處理的結果）被寫入到結構分析結果文件Jobname.RST中。分析結果包括：
i. 固有頻率
ii. 擴展振型
iii. 相對應力和力分布（如要求輸出了）。
2、 梁的模態分析
問題描述：
一簡支梁截面為矩形，如圖1所示，幾何尺寸及材料特性如下，分析其前三階固有頻率及振型。
圖1 模型示意圖
GUI操作如下：
一、菜單建模分析過程
第一步，清除內存準備分析
1) 清除內存：選擇菜單Utility Menu>File>Clear& Start New，單擊OK按鈕。
展開 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.
【ANSYS技巧】如何巧妙的在Workbench 中擴展結果顯示
很多模型的分析需要使用2D方式或1/4或者一半模型來計算，這樣能大大簡化計算過程，在Workbench中如何能將結果完整的顯示，下面來介紹一下。
注：該方法為Workbench的Beta選項，需要打開其功能，設置方法：在Workbench的Tools中選擇options，選擇Appearance，勾選Beat Options即可出現相應的功能。
2D軸對稱的擴展顯示
對于一些圓柱型體的分析，采用2D軸對稱方式能更快的獲取結果，分析中先在DM模塊繪制2D模型，注意一定要將2D模型放置在XY平面上,Y軸位默認為軸對稱線。如圖1所示。
設置計算類型為2D，一定要在打開后面界面之前設置，否則設置的2D類型就不起作用了。如圖2所示。
計算完畢后查看結果
設置對稱擴展顯示
在symmetry中設置，將默認的type設置為2D Axisymmetric，如圖3所示，則默認的結果就是圓柱體的全部顯示，更改重復數量和角度間隔可以獲取相應的顯示效果，如更改數量為27，角度為10則結果為270度顯示，如圖4和圖5所示。
圖1 2D平面模型
圖2 設置分析類型
圖3 設置對稱擴展方式
圖4設置對稱擴展數量
圖5 擴展結果
3D對稱的擴展顯示
三維方式的對稱結果擴展顯示相比而言，其可選項較多，以兩端支撐梁受力變形為例，分析采用一半的模型分析，如圖6所示。模型分析以綠色端面為對稱面，則結果如圖7所示。
擴展顯示時設置symmetry的相關選項，此時對稱選項的相關設置不影響結果，僅僅是對結果的顯示的后處理，而symmetry Region的設置是影響結果的，設置對稱面的法向后得到結果，如圖8所示。
展開 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 結構動力學中的預應力模態分析 ——預應力模態 附模態應力、頻響應力和PSD應力下載
需要指出的是，這種預應力(pstress)的效果和幾何非線性分析中的“應力剛化”(stress stiffeness)是相同的來源。
以上闡述就是預應力模態產生的基本原理，讀者可以思考一下：模態分析在什么情況下需要考慮預應力的效應。
算例
考慮一根簡支梁，兩邊施加拉力和壓力(通過初始應變實現)，進行預應力模態分析，對比二者和無載荷作用時的模態分析結果。
無預應力模態分析的結果：
拉預應力模態分析的結果：
壓預應力模態分析的結果：
對比無預應力模態、拉預應力模態、壓預應力模態三者的固有頻率結果發現：前
6階模態，相比于無預應力工況，拉預應力工況的頻率有所提高，因為拉力載荷使梁的橫向剛度提高了；而壓預應力工況的頻率有所降低，因為壓力載荷使梁的橫向剛度降低了。
前文對預應模態分析產生的原理進行了較詳細的介紹，對拉/壓預應力模態進行了分析，并和無預應力模態分析結果進行了對比。
現以ANSYS為例，結合前文介紹的理論和要點，實現具體分析。在“基于ANSYS的響應譜分析”一文中介紹了APDL和Workbench的特點，在此，本文以APDL為例，同時兼顧Workbench，介紹ANSYS如何實現結構動力學中的預應力模態分析。
預應力模態分析
對于薄壁結構，如細長梁和薄板，由于彎曲剛度比軸向拉壓剛度小很多，當結構受外載作用時，由于應力剛化(SSTIF)效應，在進行模態分析時，一般需要考慮預應力效應的影響，即進行預應力模態分析。
展開 ANSYS WORKBENCH疲勞裂紋擴展分析
接上一案例，采用ANSYS WORKBENCH進行疲勞裂紋擴展分析，模型參數與上一案例相同。
當采用圖示模型進行計算時，會有如下報錯信息。
于是依據模型對稱性，修改模型如下。
WORKBENCH中疲勞裂紋擴展基于應力強度因子形式的paris公式，相應材料參數中需添加圖示參數C和m。
ANSYS中提供了兩種疲勞裂紋擴展壽命計算方式，即固定裂紋擴展距離，計算每次擴展對應循環次數；或固定循環次數，計算相應循環次數對應裂紋擴展距離。
在Fracture下分別設置相應初始裂紋及裂紋擴展參數。
分析設置中修改Fracture Controls設置。
計算結果可獲取圖示的裂紋擴展距離、裂紋擴展壽命曲線及相應曲線的數值。
展開 改進型緊湊拉伸試樣疲勞裂紋擴展分析-ANSYS Workbench ￥3
研究的主要目標是展示裂紋擴展路徑的數值模型，并研究孔洞對改進型緊湊拉伸試樣（MCTS）在恒定振幅載荷條件下疲勞裂紋擴展和疲勞壽命的影響。研究使用了ANSYS Mechanical (Workbench)軟件，利用ANSYS中的智能裂紋擴展技術來準確預測裂紋擴展路徑和相關的疲勞壽命。巴黎定律模型被用來評估不同配置的MCTS在線性彈性斷裂力學（LEFM）假設下的混合模式疲勞壽命。這種方法涉及準確評估應力強度因子（SIFs）、裂紋擴展路徑，并通過增量裂紋擴展分析進行疲勞壽命評估。疲勞裂紋擴展結果表明，疲勞裂紋總是被孔洞吸引，因此它要么只能彎曲其路徑并向孔洞擴展，要么只能在孔洞丟失后從孔洞處漂浮并進一步擴展。在混合模式載荷條件下的裂紋擴展軌跡方面，本研究的結果與文獻中發表的幾項裂紋擴展實驗結果相似，這些實驗觀察到了類似的結果。
3. : Setup
拖動Static Structural Analysis 到 ANSYS Workbench中:
4. : Engineering Data (Material Model)
o 選擇的材料為"SAE 1020 Carbon Steel".
展開 ARCAN 試樣靜態裂紋擴展分析 - ANSYS Workbench ￥3
本教程包括 ARCAN 樣本的逐步靜態裂紋擴展分析。
步驟 1：概述
在復雜的飛機結構中，裂紋擴展很少以耐久性和損傷容限分析 (DADTA) 中假設的理想方式擴展。通常，施加的載荷并不垂直于裂紋成核特征和隨后的裂紋擴展。這種情況稱為混合型裂紋擴展，或更籠統地說，三維 (3D) 裂紋擴展。大多數 DADTA 僅假設 I 型載荷；因此，工程判斷用于估計理想模型中存在的誤差量。需要更好地了解混合型疲勞裂紋擴展，以設計更好的裂紋預測模型。在混合型疲勞裂紋擴展領域發表的研究成果很少，阻礙了更新、更準確的 DADTA 的開發。
第 2 步：設置
在 ANSYS Workbench 主菜單上拖放靜態結構分析：
步驟3：工程數據（材料模型）
本教程選定的材料是“SAE 1020 碳鋼”。
材料模型由各向同性彈性、拉伸屈服強度和拉伸極限強度組成。
步驟 4：幾何（SpaceClaim 模型）
在 SpaceClaim 上創建的厚度為 1.01 毫米的 ARCAN 樣本的尺寸如下所示：
步驟 5：定義裂縫（命名選擇）
在定義裂紋前沿和裂紋表面時，下圖中可見的邊緣和表面被用作命名選擇：
步驟 6：定義裂紋（預網格裂紋和 SMART 裂紋擴展）
利用上一步創建的命名選擇，“預網格裂紋”定義如下：
具有靜態裂紋擴展選項和 600 MPA.mm ^ (0.5) 應力強度因子的“SMART 裂紋擴展”已通過預網格裂紋定義：
步驟 7：網格操作
已實施“面片符合方法”和“裂紋前沿細化”的默認網格操作。
展開 改進的緊湊拉伸試樣的疲勞裂紋擴展分析 - ANSYS Workbench ￥3
改進的緊湊拉伸試樣的疲勞裂紋擴展分析 - ANSYS Workbench
本教程包括改進的緊湊拉伸試樣的逐步疲勞裂紋分析。
步驟 1：概述
這項工作的主要目的是提出混合模式載荷下線性彈性材料中裂紋擴展路徑的數值模型，以及研究在恒定幅值載荷條件下改進的緊湊拉伸試樣中孔洞的存在對疲勞裂紋擴展和疲勞壽命的影響。
ANSYS Mechanical（工作臺）利用 ANSYS 中的一項新功能即智能裂紋擴展技術，準確預測恒定幅值載荷條件下的裂紋擴展路徑和相關的疲勞壽命。
在線彈性斷裂力學 (LEFM) 假設下，采用巴黎定律模型評估具有不同 MCTS 配置的改進緊湊拉伸試樣 (MCTS) 的混合模式疲勞壽命。該方法涉及通過增量裂紋擴展分析準確評估應力強度因子 (SIF)、裂紋擴展路徑和疲勞壽命評估。
疲勞裂紋擴展結果表明，疲勞裂紋始終被孔吸引，因此要么它只能彎曲路徑并向孔擴展，要么它只能從孔中浮出并在孔消失后進一步擴展。就混合型載荷條件下裂紋擴展的軌跡而言，本研究的結果與文獻中發表的幾項裂紋擴展實驗的結果相一致，這些實驗顯示了類似的觀察結果。
本教程主要基于 Abdulnaser M. Alshoaibi 和 Yahya Ali Fageehi 的論文“線性彈性材料疲勞裂紋擴展路徑的數值分析和壽命預測”。
第 2 步：設置
在 ANSYS Workbench 主菜單上拖放靜態結構分析：
步驟3：工程數據（材料模型）
本教程選定的材料是“SAE 1020 碳鋼”。
材料模型由各向同性彈性、拉伸屈服強度、拉伸極限強度和巴黎定律參數（C 和 m）組成。
展開 
Ansys Workbench模態分析
線性代數的術語來說，振型(mode shape)其實就是特征向量在動力學中的一個物理表現。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 將 Rocky DEM 添加到組合中，擴展和增強多物理場仿真以包括粒子動力學
充滿可能性的世界
從農田到工廠，從礦山到制藥和醫學實驗室，Ansys Rocky 的機會似乎無窮無盡。我們期待與 Rocky 團隊更緊密地合作，將粒子動力學應用擴展到 DEM 的傳統范圍之外。
文章來源：ansys博客
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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基于ANSYS的風機復合材料葉片建模分析模態分析 ￥20
基于ANSYS的風機復合材料葉片建模分析模態分析
首先需要葉片的截面輪廓
本文原始數據將風機葉片三維模型獲取了90多個截面輪廓，最后根據實際需要，利用C#軟件編程，獲取了其中32個風機復合材料葉片輪廓點。然后再利用ansys的spline功能連線，spline連點有上線，葉片中間還有加復合材料的加強筋，所以建模時需要考慮清楚連點的個數。
再利用askin功能，兩條線之間連成面。
再由線形成面。
利用shell281單元，設置保存每層的值。
新建復合材料屬性，各向異性。
自由網格劃分，約束，求解前十階模態，
第1階模態振動
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