Ansys作业动力学分析.docx
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Ansys作业动力学分析.docx
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Ansys作业动力学分析
班级:
硕3005
姓名:
丁洪福
学号:
3113003019
Ansys作业——动力学分析
一、问题描述
用下面参数完成整体建模,完成以下分析:
(1)模态分析;
(2)自定义边界条件,完成谐响应分析
某型压气机盘如图所示,其截面图如所示。
盘上6个均压孔均布。
将叶片的引起的离心效果均匀施加于轮盘的边缘。
点编
号
1
2
3
4
5
6
7
8
X
226
226
157
237.5
229.2
237.5
126
138
Z
208.8
258.7
258.7
220.3
220.3
208.8
276.7
276.7
点编
号
9
10
11
12
13
14
15
16
17
X
102.5
102.5
237.5
237.5
135
243.8
5
243.8
5
229.2
162.5
Z
263
248.7
273.8
264.1
248.7
273.8
254.8
254.8
264.1
二、实验步骤
1、建立实体模型
图1轮盘实体模型
班级:
硕3005
2.定周期对称边分析选项
姓名:
丁洪福
学号:
3113003019
采用ANSYS的CYCLIC宏生成周期对称边界需要定义高低角度组件,即周期对称结构的对称边界。
ANSYS要求模型的高低角度组件上的网格要对应,即其中一个组件连同其网格向另一个组件转动一个扇区角度,应该和另一个组件的网格应该完全重合。
3.划分网格
选用Solid45单元类型来建立有限元模型
图2盘结构的1/6有限元模型
图3Multi-plots显示的盘轴结构有限元模型
3、定义位移约束
位移约束施加于鼓桶上,为在鼓桶的上表面施加径向约束,在鼓桶的侧面施加轴向约束,为避免刚体位移,两个位置的周向约束均被固定。
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硕3005
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丁洪福
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3113003019
图4在鼓桶上施加的径向和轴向位移约束
4、定义分析选项
选取菜单路径MainMenu|Solution|AnalysisType|NewAnalysis,弹出分析类型设定对话框
图5定义分析类型对话框
选取菜单路径MainMenu|Solution|AnalysisType|AnalysisOptions,弹出模态分析选项设定对话框
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硕3005
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丁洪福
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3113003019
图6设定模态分析选项
弹出设定频率范围对话框。
要求设定感兴趣的频率范围,一般可以设为足够大以便能够包括所设定的所有模态阶数即可。
图7频率设定对话框
图8节径设置对话框
5、求解
6、扩展结果
周期对称结构在进行模态分析后,可以通过后处理操作将一个扇区的结果扩展到整个结构,可以得到整个结构的模态图。
当然也可以指定扩展的角度或者扇区数而不必要一定是扩展到360度。
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硕3005
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丁洪福
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3113003019
选取菜单路径MainMenu|GeneralPostproc|CyclicAnalysis|CycExpansion,弹出周期对称分析结果扩展对话框。
图9周期对称结果扩展对话框
7、读入结果
在ANSYS程序中,模态分析的结果文件中存在多个结果集,需要分别读入后才能对其进行显示和查看。
图10结果概要显示列表
8、查看模态
查看模态云图可以通过等值线显示变形图的方式,也可以通过动画的方式。
动画方式比较直观,而等值线方式则可以得到比较准确的变形数据。
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丁洪福
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图形窗口显示结构的扩展后的第一阶模态图
图11一阶模态图
图形窗口显示结构的扩展后的零节径第二阶模态图
图12二阶模态图
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硕3005
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丁洪福
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3113003019
图形窗口显示结构的扩展后的零节径第三阶模态图
图13三阶模态图
9、该问题的命令流
!
设定分析文件名和分析标题
/TITLE,Modalanalysisofcompressorstructurewithhole!
进入前处理器
/PREP7
ET,1,SOLID45!
指定8节点六面体单元SOLID45
MP,EX,1,1.15e5!
定义材料属性之杨氏模量为1.15e5MPaMP,PRXY,1,0.30782!
定义材料属性之泊松比为0.30782MP,DENS,1,4.48e-9!
定义材料密度为4.48e-9吨/立方毫米!
根据坐标创建轮盘截面关键点
K,1,226,,208.8
K,2,226,,258.7
K,3,157,,258.7
K,4,237.5,,220.3
K,5,229.2,,220.3
K,6,237.5,,208.8
K,7,126,,276.7
班级:
硕3005
姓名:
丁洪福
学号:
3113003019
K,8,138,,276.7
K,9,102.5,,263
K,10,102.5,,248.7
K,11,237.5,,273.8
K,12,237.5,,264.1
K,13,135,,248.7
K,14,243.85,,273.8
K,15,243.85,,254.8
K,16,229.2,,254.8
K,17,162.5,,264.1
/PNUM,KP,1!
打开关键点编号显示/PNUM,LINE,1!
打开线编号显示/NUMBER,2!
只显示编号,消除彩色显示/VIEW,1,,-1
/AUTO,1!
改变视角为Bottom
!
创建轮盘截面轮廓线
LSTR,1,2
LSTR,2,3
LSTR,1,6
LSTR,6,4
LSTR,4,5
LSTR,5,16
LSTR,16,15
LSTR,15,14
LSTR,14,11
LSTR,11,12
LSTR,12,17
LSTR,8,7
LSTR,7,9
LSTR,9,10
LSTR,10,13
LPLOT!
显示线
LTAN,11,8!
创建切线
LTAN,2,13
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硕3005
姓名:
丁洪福
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3113003019
AL,ALL!
创建轮盘截面
/PNUM,LINE,0!
关闭线编号显示
/PNUM,KP,0!
关闭关键点编号显示
!
对盘截面进行旋转生成基本扇区
K,18,,,,
K,19,,,300!
创建轴线上的两个关键点
VROTAT,ALL,,,,,,18,19,60!
指定截面绕关键点18,19形成的轴线旋转60度生成体/VIEW,1,1,1,1
/AUTO,1!
改变视角为iso
SAVE
!
创建均压孔
wprot,30!
将工作平面绕Z轴旋转30度
CYL4,200,0,10,,,,300!
在工作平面(200,0)位置创建半径为10,高度为300的柱VSBV,1,2!
从已经创建的基本扇区中减去柱体,形成均压孔
SAVE
!
对基本扇区进行分割
/VIEW,1,,,-1
/AUTO,1!
改变视角为BACK
WPCSYS,-1,0!
将工作平面与总体笛卡儿坐标系对齐
LSTR,18,19!
连接关键点创建轴线
FLST,2,2,8
FITEM,2,0,0,0
FITEM,2,220,0,0
CIRCLE,P51X,,,,60!
创建半径为220的圆弧线
FLST,2,2,8
FITEM,2,0,0,0
FITEM,2,180,0,0
CIRCLE,P51X,,,,60!
创建半径为180的圆弧线
LSLA,U!
去除关联于面的线
/PNUM,LINE,1!
打开线编号显示
ADRAG,53,,,,,,52!
将半径为220的圆弧线沿轴线拉伸成部分柱面
ADRAG,54,,,,,,52!
将半径为180的圆弧线沿轴线拉伸成部分柱面
/PNUM,LINE,0
ALLSEL!
选择所有
班级:
硕3005
姓名:
丁洪福
学号:
3113003019
ASLV,U!
去除所有关联于体的面
VSBA,ALL,ALL!
用当前选择集中的两个柱面分割扇区体
ALLSEL
wprot,,90!
将工作平面绕工作平面X轴旋转90度
wprot,,,21!
将工作平面绕工作平面Y轴旋转21度
VSBW,ALL!
将所有体用当前工作平面分割
wprot,,,9!
将工作平面绕工作平面Y轴旋转9度
VSBW,ALL!
将所有体用当前工作平面分割
wprot,,,9!
将工作平面绕工作平面Y轴旋转9度
VSBW,ALL!
将所有体用当前工作平面分割
LDELE,52,,,1!
删除轴线
CSYS,1!
将激活坐标系转到总体柱坐标系
VSEL,S,LOC,X,180,220!
选择径向位置与均压孔相同的体CM,HOLEVOL,VOLU!
用这些体创建名为HOLEVOL的组件,便于后面引用ALLSEL
VPLOT!
显示体
SAVE
!
定义周期对称分析选项
ASEL,S,LOC,Y,0!
选择低角度组件
CM,CYCLICM01L,node!
定义低角度组件
ASEL,S,LOC,Y,60!
选择高角度组件
CM,CYCLICM01h,node!
定义高角度组件
ALLSEL
CYCLIC,6,60,1,'CYCLIC'!
指定周期对称分析选项
!
对盘扇区进行网格划分
ESIZE,3!
全局单元尺寸
!
连接多于面和线
CMSEL,S,HOLEVOL!
择组件HOLEVOL
VSEL,R,LOC,Y,21,30!
选择均压孔一侧的体
ASLV,S!
所有关联于体的面
WPCSYS,-1,0!
作平面与总体笛卡儿坐标系对齐
wprot,30
wpoff,200!
作平面原点移至均压孔圆心位置
CSWPLA,11,1!
在工作平面原点创建柱坐标系,并激活
班级:
硕3005
姓名:
丁洪福
学号:
3113003019
ASEL,U,LOC,Z,264.1!
去除均压孔上表面
ASEL,U,LOC,Z,258.7!
去除均压孔下表面
ASEL,U,LOC,X,10!
去除均压孔侧表面
CSYS,1!
活坐标系转换至总体柱坐标系
ASEL,U,LOC,Y,30!
去除剖分均压孔的面
!
ACCAT,ALL!
孔一侧体的三个侧面连接
LSLA,S!
联于选择的面的线
LSEL,R,LOC,Z,264.1!
选择均压孔上表面边界线
!
LCCAT,ALL!
线连接在一起
LSLA,S
LSEL,R,LOC,Z,258.7!
选择均压孔下表面边界线
!
LCCAT,ALL!
线连接在一起
!
生成网格
TYPE,1
MSHAPE,0,3D!
对体用六面体单元划分网格
VSEL,S,LOC,Y,0,21!
选择均压孔一侧的体
VSWEEP,ALL!
扫掠形式生成网格
VSEL,S,LOC,Y,21,30!
选择均压孔的一半包括轮盘部分VSEL,U,LOC,X,180,220!
从选择集中去除均压孔部分
VSWEEP,ALL!
对这部分扫掠生成网格
CMSEL,S,HOLEVOL!
选择组件
VSEL,R,LOC,Y,21,30!
选择均压孔
VSWEEP,ALL!
对其扫掠生成网格
VSEL,S,LOC,Y,0,30!
选择扇区的一半
ASEL,S,ACCA!
选择连接面
ADELE,ALL!
删除之
LSEL,S,LCCA!
选择连接线
LDELE,ALL!
删除之
CSYS,4!
激活坐标系转换到当前工作平面,位于均压孔圆心VSYMM,Y,ALL,,,,0,0!
将选择集中的体通过XZ平面镜像生成均压孔的另一半ALLSEL!
选择所有
NUMMRG,ALL!
用默认公差消除重复元素
NUMCMP,ALL!
压缩所有元素的编号
CSYS,1
班级:
硕3005
姓名:
丁洪福
学号:
3113003019
NROTAT,ALL
SAVE
!
加载并求解
/SOLU
ANTYPE,MODAL!
定义分析类型为模态分析
MXPAND,3!
指定扩展三阶模态形状
MODOPT,LANB,3,0,5000!
在0-5000Hz的频率范围内用兰佐斯方法提取三阶模态CYCOPT,NODDIA,0,3,1!
指定对0-3阶节径求解,实际上是结构的所有节径
!
对鼓桶上表面施加径向约束
NSEL,S,LOC,X,237.5
NSEL,R,LOC,Z,220.3,208.8
D,ALL,,,,,,UX,UY
ALLSEL
!
对鼓桶侧面施加轴向约束
NSEL,S,LOC,Z,208.8
D,ALL,,,,,,UY,UZ
ALLSEL
EPLOT
SAVE!
保存模型数据库
SOLVE!
求解
FINISH
!
查看结果
/POST1
SET,FIRST!
读入第一阶模态
PLNSOL,U,SUM,2,1!
显示模态图
SET,NEXT!
读入下一阶模态
PLNSOL,U,SUM,2,1!
显示模态图
FINISH
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