ansys固有頻率和陣型的案例
ansys命令流 不同轉(zhuǎn)速下固有頻率，臨界轉(zhuǎn)速，陣型，坎貝爾圖 ￥50
1. 振型
2. 坎貝爾圖
固有頻率在ADAMS/Linear和ADAMS/Vibration中的理解
固有頻率在ADAMS/Linear和ADAMS/Vibration中的理解
四邊鉸支平板的固有頻率和振型
假設(shè)矩形薄板的四邊鉸支，計(jì)算該薄鋼板的固有頻率和振型。
二、問題分析：
彈性薄板是指厚度比平面尺寸小很多的彈性體，它可提供抗彎剛度。在板中，與兩表面等距離的平面成為中面。對板彎曲振動(dòng)的分析基于下述Kirchhoff假設(shè)：
（1）微振動(dòng)時(shí)，板的撓度遠(yuǎn)小于厚度，從而中面撓曲線為中性面，中面內(nèi)無應(yīng)變。
（2）垂直于平面的法線在板彎曲后仍為直線，且垂直于撓曲線后的中面；該假設(shè)等價(jià)于忽略橫向剪切變形。
（3）板彎曲變形時(shí)，板的厚度變化可忽略不計(jì)。
（4）板的慣性主要由平動(dòng)的質(zhì)量提供，忽略由于彎曲而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
根據(jù)以上Kirchhoff假設(shè)，薄板固有頻率的解析解為
解析解參考文獻(xiàn)：《機(jī)械振動(dòng)基礎(chǔ)》，胡海巖，pp118-121。
三、計(jì)算結(jié)果：
四、命令流
/PREP7
ET,1,SHELL281
MP,EX,1,2e11
MP,PRXY,1,0.3
MP,DENS,1,7850
sect,1,shell,,
secdata, 4e-3,1,0.0,3
secoffset,MID
seccontrol,,,, , , ,
RECTNG,0,1,0,1,
/VIEW,1,1,1,1
/VUP,1,Z
/REPLOT
ESIZE,,50,
MSHAPE,0,2D
MSHKEY,0
AMESH,1
DL,all, ,UX
DL,all, ,UY
DL,all, ,UZ
FINISH
/SOL
ANTYPE,2 !
展開 隨機(jī)振動(dòng)時(shí)固有頻率和應(yīng)力的關(guān)系
一 分析背景
在分析一個(gè)復(fù)雜模型的隨機(jī)振動(dòng)時(shí)，監(jiān)測某個(gè)應(yīng)力最大值節(jié)點(diǎn)的響應(yīng)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)后使其一階頻率提高。類似白噪聲的激勵(lì)下，這個(gè)節(jié)點(diǎn)應(yīng)力反而更大了。
一階頻率越高，結(jié)構(gòu)反而越差？所以這里想討論三個(gè)問題：
1. 固有頻率和隨機(jī)振動(dòng)應(yīng)力的理論計(jì)算公式，說明其影響因素
2. 用簡單模型，說明是有這種可能的
3. 復(fù)雜模型如何分析（討論）
二 分析過程
2.1 理論基礎(chǔ)
先復(fù)習(xí)一下固有頻率計(jì)算，常見梁的剛度和固有頻率計(jì)算公式如下：
具體分析僅針對兩端固定的長方形截面梁。
注意理論計(jì)算是圓頻率，和仿真對比時(shí)，圓頻率轉(zhuǎn)換為固有頻率f = ω/(2π)。
通過仿真可以發(fā)現(xiàn)，結(jié)果完全一致。
但是稍微改一下兩端支撐的結(jié)構(gòu)為下圖,其理論計(jì)算和FEA誤差約為5%，高頻誤差會更大：
所以可知，固有頻率影響因素很多，模型越復(fù)雜，理論計(jì)算和FEA誤差會越大。FEA在模態(tài)計(jì)算方面，還是值得信任的。
另外對于隨機(jī)振動(dòng)的應(yīng)力疲勞后處理計(jì)算，可以參考隨機(jī)振動(dòng) 疲 勞分析 - 三區(qū)間法
2.2 固有頻率高了，應(yīng)力反而高的模型
對比同樣位置的1σ應(yīng)力
可以看同一位置高頻的模型反而應(yīng)力值高。
模態(tài)是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，但是在這個(gè)模型里可以看出低頻模型整體還是比較差的，它的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)移到了另外的地方。在復(fù)雜模型中很難看出來這個(gè)轉(zhuǎn)移情況。
2.3 復(fù)雜模型怎么分析模態(tài)影響
沒有簡單明了的方法，也不大可能有簡單明了的方法。暫時(shí)還是以FEA的應(yīng)力疲勞結(jié)果為準(zhǔn)。
而輔助于應(yīng)力和位移的響應(yīng)曲線，定位到關(guān)鍵模態(tài)，看看模態(tài)的變化。
做到完全理想的分析，估計(jì)非人力所為，借助程序倒是個(gè)好方法，慢慢看。
展開 
時(shí)程分析初位移的施加,振動(dòng)衰減和固有頻率
一、實(shí)物模型演示
一個(gè)單獨(dú)的鋼尺和一個(gè)由兩個(gè)相同的鋼尺栓接在一起的組合鋼尺，如圖1(1)所示，以懸臂的形式并排在一起。對這兩個(gè)鋼尺的懸臂端施加相同的初位移，然后同時(shí)迅速釋放，使之產(chǎn)生自由振動(dòng)。可以發(fā)現(xiàn)，由兩塊組合的鋼尺要比單塊鋼尺更快停止振動(dòng)，見如圖1(2)。
(1) 施加相同的初始位移
(2)兩塊組合的鋼尺要比單塊鋼尺更快停止振動(dòng)
圖1 自由振動(dòng)衰減與結(jié)構(gòu)固有頻率的關(guān)系
本模型演示表明，結(jié)構(gòu)的固有頻率越高，其自由振動(dòng)衰減越快。
二、問題描述
假設(shè)鋼板尺子的長度L= 0.5 m，寬度h = 40mm，厚度b = 2 mm。彈性模量E = 200 GPa，泊松比u= 0.3，密度 7800 kg/m3。分別計(jì)算單獨(dú)的鋼尺和組合鋼尺的振動(dòng)情況。
三、問題分析
一端用壓在桌子上，可處理成固定端，約束可處理成全固定。懸臂端施加相同的初位移，然后松手釋放，約束可處理成自由邊界。
由此可見，振幅對數(shù)衰減率僅取決于阻尼比。本算例初始的振幅相同，振幅對數(shù)衰減率也一樣，但是組合鋼尺的固有頻率是單塊鋼尺的2倍，組合鋼尺振動(dòng)快一些，其自由振動(dòng)的衰減也就快一些。因此，從理論上證實(shí)前面的概念：結(jié)構(gòu)的固有頻率越高，其自由振動(dòng)的衰減越快。
在ANSYS計(jì)算中，不是直接輸入阻尼比。而是通過對數(shù)衰減率δ、阻尼系數(shù)c、α質(zhì)量阻尼或者β剛度阻尼等方式輸入的。本算例考慮阻尼，采用振幅對數(shù)衰減率輸入。下表給出了兩種結(jié)構(gòu)的固有頻率、周期和振幅對數(shù)衰減率。
ANSYS分析主要步驟：
（1）建模，進(jìn)行模態(tài)分析，求出固有頻率。
（2）在懸臂端施加集中力，進(jìn)行靜力學(xué)分析。得到各節(jié)點(diǎn)的初位移數(shù)值，初位移包括初始撓度和初始轉(zhuǎn)角。
（3）進(jìn)行瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析，施加振幅對數(shù)衰減率。
展開 基于ANSYS WORKBENCH的均勻直桿的固有頻率分析[轉(zhuǎn)]
其彈性模量是200GPa，密度是7800kg/m3.要求計(jì)算其固有頻率。
【解析解】
第1階：12659
第2階：37978
第3階：63296
第4階：88615
第5階：113933
【計(jì)算過程】
1. 打開ANSYS WORKBENCH14.5
2.創(chuàng)建模態(tài)分析系統(tǒng)。
3.設(shè)置材料屬性。
雙擊Engineering data單元格，進(jìn)入到材料模型設(shè)置界面。
設(shè)置默認(rèn)鋼材的密度和楊氏模量。
4.創(chuàng)建幾何模型。
雙擊geometry單元格，進(jìn)入到DM中。設(shè)置長度單位是米，然后創(chuàng)建一個(gè)長方體。
其尺寸是
退出DM.
5.劃分網(wǎng)格
雙擊MODEL單元格，進(jìn)入到MECHANICAL中。
設(shè)置長邊劃分15等分，左右兩個(gè)端面四個(gè)邊都劃分3等分，劃分網(wǎng)格如下圖。
6.施加邊界條件。
指定三個(gè)側(cè)面為無摩擦的支撐
另外三個(gè)面自由
7.設(shè)施求解條件。
設(shè)置提取前5階模態(tài)
8.求解。
9.后處理。
瀏覽求解的頻率
對比理論解
可見，第一階最接近，越往后面，誤差越來越大。
【討論】
下面細(xì)分網(wǎng)格，希望得到更精確解。
縱向劃分30等份，
得到
對比15等份的解
可見，解答的改進(jìn)效果不大。
展開 三自由度無阻尼系統(tǒng)的固有頻率和振型的求解
求解三自由度無阻尼系統(tǒng)的固有頻率；
求解三自由度無阻尼系統(tǒng)的固有頻率分別對應(yīng)的振型；
理解什么是歸一化。
145基于matlab的求解懸臂梁前3階固有頻率和振型 ￥19.89
基于matlab的求解懸臂梁前3階固有頻率和振型,采用的方法分別是（假設(shè)模態(tài)法，解析法，瑞利里茲法）。程序已調(diào)通，可直接運(yùn)行。
【算例驗(yàn)證】固有頻率和振型分析的平板算例[Workbench版]
人們在制造動(dòng)力機(jī)械、建造橋梁等工程實(shí)踐中遇到大量災(zāi)害性振動(dòng)問題，由此產(chǎn)生的噪聲、疲勞等問題，吸引眾多力學(xué)家和工程師致力于工程振動(dòng)問題的研究，發(fā)展了近似分析方法、實(shí)驗(yàn)方法和有限元等方法。自從20世紀(jì)20年代起，振動(dòng)逐漸成為機(jī)械工程師、結(jié)構(gòu)工程師必須了解的知識，也是高等工程教育的重要內(nèi)容之一。
本篇將采用ANSYS Workbench版，對此進(jìn)行算例驗(yàn)證。
一、問題描述：
某一個(gè)矩形薄鋼板，板的長度a=1 m，寬度b=1 m，厚度h=4 mm。材料密度ρ=7850 kg/m3，彈性模量E=200 GPa，泊松比μ=0.3。假設(shè)矩形薄板的四邊鉸支，計(jì)算該薄鋼板的固有頻率和振型。
二、問題分析：
彈性薄板是指厚度比平面尺寸小很多的彈性體，它可提供抗彎剛度。在板中，與兩表面等距離的平面成為中面。對板彎曲振動(dòng)的分析基于下述Kirchhoff假設(shè)：
（1）微振動(dòng)時(shí)，板的撓度遠(yuǎn)小于厚度，從而中面撓曲線為中性面，中面內(nèi)無應(yīng)變。
（2）垂直于平面的法線在板彎曲后仍為直線，且垂直于撓曲線后的中面；該假設(shè)等價(jià)于忽略橫向剪切變形。
（3）板彎曲變形時(shí)，板的厚度變化可忽略不計(jì)。
（4）板的慣性主要由平動(dòng)的質(zhì)量提供，忽略由于彎曲而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
根據(jù)以上Kirchhoff假設(shè)，薄板固有頻率的解析解為
解析解參考文獻(xiàn)：《機(jī)械振動(dòng)基礎(chǔ)》，胡海巖，pp118-121。
三、計(jì)算結(jié)果：
轉(zhuǎn)載自好學(xué)ANSYS，詳細(xì)操作過程，請移步好學(xué)ANSYS公眾號，鏈接：https://mp.weixin.qq.com/s/Akd6WFFMDh48KIN0iO6Lkw
展開 基于python進(jìn)行有限元分析—定結(jié)構(gòu)自由振動(dòng)的固有圓頻率和模態(tài)振幅向量 ￥59.9
將問題的已知條件轉(zhuǎn)化python語言，并列出邊界條件和協(xié)調(diào)性條件，計(jì)算出所求未知物理量。有限元法的基本思路是首先將系統(tǒng)離散化處理，對于該問題的桁架結(jié)構(gòu)，是將其分解為桿單元和節(jié)點(diǎn)，這一步?jīng)Q定了有限元方法的精確度。利用公式單元?jiǎng)偠染仃嚕⒏鶕?jù)幾何關(guān)系利用直接剛度法，將每個(gè)單元裝配在系統(tǒng)剛度矩陣中。</p><p>題中求了8階的固有頻率和模態(tài)振幅，從結(jié)果中可以看出，隨著階數(shù)的增加固有頻率的值逐漸增加，模態(tài)幅值也逐漸變大。并且從上課中學(xué)習(xí)到如果想讓8階固有頻率和模態(tài)計(jì)算更加準(zhǔn)確，應(yīng)在計(jì)算時(shí)設(shè)計(jì)的階數(shù)更大(大于8階)，提高計(jì)算精度。
展開 ANSYS模態(tài)分析固有頻率及振型等結(jié)果怎么理解
1.固有頻率
如圖1所示給出了某構(gòu)件的固有頻率列表，固有頻率是由結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度分布建立了動(dòng)力系統(tǒng)的一個(gè)屬性。物體做自由振動(dòng)時(shí)，其位移隨時(shí)間按正弦或余弦規(guī)律變化，振動(dòng)的頻率與初始條件無關(guān)，而與系統(tǒng)的固有特性有關(guān)，稱為固有頻率或者固有周期。
圖1 固有頻率列表
作用：通過對比產(chǎn)品的固有頻率與激勵(lì)頻率，可以評估產(chǎn)品是否發(fā)生共振。不同行業(yè)對于固有頻率與激勵(lì)頻率的靠近程度有量化的評判標(biāo)準(zhǔn)。
特點(diǎn)：對于實(shí)際產(chǎn)品，固有頻率有無數(shù)多個(gè)，但是對于基于有限元求解的模型，它的固有頻率等于未約束節(jié)點(diǎn)數(shù)量*節(jié)點(diǎn)自由度，如圖所示，一個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)量為42的無約束模型，最后能提取到的最大固有頻率數(shù)量是126=42*3。
2.模態(tài)振型
從計(jì)算模態(tài)的角度來講，由特征值求解得到的特征值和特征向量，分別對應(yīng)一階模態(tài)頻率和模態(tài)向量（當(dāng)然也可能存在重根）。模態(tài)振型，也稱為模態(tài)向量，模態(tài)振型向量，模態(tài)位移向量。
模態(tài)振型，通俗地講是每階模態(tài)振動(dòng)的形態(tài)。但從數(shù)學(xué)上講，模態(tài)振型是模態(tài)空間的“基”向量。在線性代數(shù)中，基向量是描述、刻畫向量空間的基本工具。向量空間中任意一個(gè)元素，都可以唯一地表示成基向量的線性組合。在模態(tài)空間，這個(gè)基向量的個(gè)數(shù)就是模態(tài)的階數(shù)。重要一點(diǎn)，模態(tài)振型的變形不是絕對值，是一種相對值，默認(rèn)情況是經(jīng)過對質(zhì)量矩陣歸一化得到的相知值，該值反映了實(shí)際激勵(lì)作用下的變形規(guī)律。
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『分享』應(yīng)用傳遞矩陣_參數(shù)匹配法計(jì)算轉(zhuǎn)子固有頻率和靈敏度[1]
該文提出了一種基于傳遞矩陣和參數(shù)匹配相融合的
改進(jìn)傳遞矩陣方法。新方法將轉(zhuǎn)子系統(tǒng)分成多個(gè)子系統(tǒng),對
各子系統(tǒng)建立傳遞矩陣模型,然后利用各子系統(tǒng)在結(jié)合面處
參數(shù)匹配條件建立系統(tǒng)特征方程,進(jìn)而求解出系統(tǒng)特征值。
這種方法克服了傳統(tǒng)傳遞矩陣方法的缺點(diǎn),可以非常方便地
用來分析多跨或多轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)特性。該文同時(shí)給出了固
有頻率對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)參數(shù)變化靈敏度的計(jì)算方法。實(shí)例表明
該方法計(jì)算精度與Riccatti 方法相當(dāng)。
應(yīng)用傳遞矩陣_參數(shù)匹配法計(jì)算轉(zhuǎn)子固有頻率和靈敏度[1].pdf
使用GB151-2014《熱交換器》附錄C規(guī)范計(jì)算換熱器流體誘發(fā)振動(dòng)情況并使用ANSYS 16.2校核固有頻率結(jié)果
流體誘發(fā)振動(dòng)問題是曾在上個(gè)世紀(jì)40年代引起了廣泛的關(guān)注與深入的研究
一般來說是因?yàn)楦咚贇饬鳑_刷某結(jié)構(gòu)（如換熱器的換熱管）因誘發(fā)周期性脫離的卡門渦街引發(fā)的周期性激勵(lì)力與結(jié)構(gòu)耦合所引發(fā)的 過大的耦合效應(yīng)會使得結(jié)構(gòu)發(fā)生振動(dòng)、疲勞甚至破壞失效
本文所涉及的設(shè)備為擴(kuò)展表面式管翅式熱交換器 其常規(guī)的迎面風(fēng)速為2M/S左右 一般不用校核流體誘發(fā)振動(dòng)問題 本設(shè)計(jì)的迎面風(fēng)速為4.7米/S 筆者使用最新版GB 151-2014《熱交換器》附錄C 流體誘振動(dòng)部分的算法經(jīng)過校核后發(fā)現(xiàn) 原設(shè)計(jì)不合格 規(guī)范中規(guī)定的4個(gè)失效條件有3個(gè)滿足 必須更改結(jié)構(gòu) 經(jīng)修改 滿足了要求 結(jié)構(gòu)是安全的 最后還使用Ansys 16.2的模態(tài)分析模塊校核了換熱管的固有頻率 以驗(yàn)證手工計(jì)算結(jié)果
使用GB151-2014《熱交換器》附錄C規(guī)范計(jì)算換熱器流體誘發(fā)振動(dòng)情況并使用ANSYS 16.2校核固有頻率結(jié)果.pdf
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