如何使用ANSYS APDL经典界面进行机械结构的模态分析？
2015-05-14 15:24阅读：
在机械结构设计过程中，我们往往会对结构进行受力分析，或对机械结构的强度，振动等进行研究。因此，作为机械设计人员，不可避免的需要使用到ansys。今天给大家介绍如何使用ansys经典界面进行机械结构的模态分析。
下面介绍基础模态分析的方法：
工具：ansys12.0
步骤：
（1）选择分析类型
这里我们选择结构分析：【ANSYS Main Menu】——【Preferences】——【structure】
（2）选择材料属性，添加材料类型
【Preprocessor】——【Element Type】——【Add/Edit/Delete】——【Add】——在【Library
of Element type】中点选Solid，在右侧空边框输入45，表示选择材料单元类型为Solid45
——【OK】，如下图1-1。然后【Close】。点击【Material Props】——【Material
models】——
图1-1
材料单元添加
出现【Define Material Model
Behavior】对话框，这时候点选【Structure】——【Linear】——【Elastic】——【Isotropic】，出现【Linear
Isotropic properties for Material numbers 1】添加材料属性参数，如图1-2所示。
图1-2 材料属性定义窗口
添加完成后，点击【OK】，然后回到【Define Material Model
Behavior】对话框，点击【Density】，定义材料的密度，这里定义的方法和上述一致，不赘述。
如果导入的是部装图的话，可能部装下的部件材料特征不一样，这时候就需要继续定义材料属性，添加的方法是点击【Define Material
Model Behavior】工具栏上的【Materail】——【New Model】——出现【Material Model
Number2】,接着按照上述的方法对其进行材料属性的定义，定义完后可以看到【Define Material Model
Behavior】对话框下如下图1-3显示状态。
图1-3 定义两种材料属性
（3）导入待分析CAD模型
在工具栏左上角，【File】——【Import】——选取你所要分析的文件类型，这里有*igs，*x_t
等格式，我倾向于*x_t格式，导入后，可以看见ansys窗口显示出你导入的三维模型，如图1-4所示。
图1-4 黑色背景下导入的三维模型
往往，我们由于论文或报告需要，要将ansys分析后的截图文件插入doc文档，ansys默认界面是黑色背景，这时候我们可以通过以下操作对背景进行修改。
ansys工具栏，【PlotCtrls】——【Style】——【Colors】——【Reverse
Video】,这时候，你就可以看见背景由黑色背景变为白色背景了，如图1-5所示。
图1-5
白色背景下导入的CAD模型
（4）装配图下的Bool操作
由于本文导入的是两种材料的部装图，需要通过Modeling下的布尔 操作，对部件进行联接操作，否则，在划分网格的时候，ansys
会报错导致操作失败。
【Modeling】——【Operate】——【Booleans】——【Glue】——【Volumes】——出现【Glue
Volumes】对话框，然后选择部装下的所有部件，然后点击【Ok】按钮，完成bool操作，如图1-6所示。PS:这时候，各个部件并没有形成一个整体，装配关系依然存在，可以通过体积编号看出来。体积编号的打开方法是：【PlotCtrls】——【Numbering
Controls】——勾选【VOLU
Volume numbers】，on.
图1-6
布尔操作后的模型
（5）网格划分
分别对两种不同材料的部件进行网格划分。首先，【Preprocessor】——【Meshing】——【Mesh
Attributes】——【Default Attribs】——出现【Meshing Attributes】对话框，选择【MAT
Material number】,即选择材料编号，与前面的材料属性定义时编号对应。如图1-7所示。
图1-7 网格划分材料属性分配设置
然后，【Meshtool】,出现meshtool对话框，勾选【Smart
Size】,调整网格划分精度，这里选取六级精度。点选【Mesh】，进入到【Mesh Volumes】界面，然后在ansys
workspace窗口，选择相应材料属性的部件，然后OK。用同样的操作，完成另一张材料属性定义的部件的网格划分。划分后的网格模型如图1-8所示。
图1-8 完成网格划分
（6）建立模态分析
选择【Solution】——【Analysis Type】——【New Analysis】——出现【New
Analysis】对话框，勾选模态分析【Modal】，OK.
设置模态分析参数。点选【Analysis Options】——出现【Modal
Analysis】对话框，设置分析方法，选择默认的【Block lanczos】，提取模态数【No.of modes to
extract 】,这里设置为10阶模态数，根据需要进行设置。扩展模态阶数【NMODE No.of modes to
expand】,设置为与提取模态数相同数目。如图1-9所示。
图1-9模态分析参数设置
当单击【OK】后，会弹出【Block Lanczos
Method】对话框，这里需要设置模态分析的起始频率和最大频率，分别输入0,99999999，单击OK。
（7）求解分析
当前述都设置完成后，接下来就可以运行求解了。【Solve】——【Current LS】——出现【Solve Current Load
Step】对话框，单击【OK】,运行求解。如图1-10。
图1-10
运行求解
（8）结果显示
提取模态分析结果。
【General Postproc】——【Read
Result】——【First
Set】提取一阶模态(PS:可以通过位于他下方的【Next Set】逐步提取后面的模态结果，或通过【Previous
Set】提取某阶模态的前一阶分析结果)。——【Plot Result
】——【Contour Plot】——【Nodal Solu】——进入【Contour Nodal Solution
Data】对话框，提取模态形变结果。如下图所示。
图1-11a 1阶模态结果
图1-11b 5阶模态结果
图1-11c 8阶模态结果
图1-11d 10 阶模态结果
4阶模态的动态输出结果显示：
