ansys 动力分析 (6) - 对称结构的模态分析

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1、如何进行对称模型的模态分析而你不会丢失模态？   最简单的办法是：不管结构是否对称，都对整个结构建模、划分网格，然后执行模态分析。对于中小型结构，这是简单方便的办法，很值得提倡。但是对于大型结构，由于结构大，有限元模型也很大，求解模态的时间会很长，所需硬盘空间也很大，分析过程很容易出问题。如：由于计算时间太长，中途容易发生意外-断电、误操作(特别是多人合用的情况)；或是硬盘空间不够(程序自动退出)，等。对这种情况，如果结构具有对称性，可以考虑充分利用结构的对称性来减小模型的规模，加快求解的速度。如果结构具有一个对称面，利用对称性可以把模型的规模减小到原来的一半左右，计算时间可以减小到原来的1/

2、4左右，占有硬盘至少减小到原来的一半，其效果是很可观的。   但是，利用对称性来减小计算规模也有一些地方需要注意，否则很容易发生丢失模态的情况。   对于只有一个对称面的情况，，需要计算两种工况才能保证不丢失模态：这两种工况分别是：       对称面约束条件分别设置为对称条件和反对称条件；   对于有两个对称面的情况，则必须分析四种工况才能保证不丢失模态：这四种工况分别是：      两个对称面的约束条件为如下四种组合： 对称+对称； 对称+反对称； 反对称+对称； 反对称+反对称。     下面通过一个例子说明这一点：例题：一块板，边长 100mm，厚度 5mm，中心孔半径 10mm；材料

3、性能为： E=21000Mpa；μ=0.3  ρ=7.8e-9Mpa     模型：创建了 2 种模型：   (1) 整个板为一个模型；   (2) 考虑对称性，取 1/4 板计算。     约束条件：   (1) 板的外部边界： Uz 和 Un 为零 (n 为边界在面内的法向)；        (2) 对称边界：1/4 模型有两个对称边界，分别取了 4 种组合情况：  对称 – 对称；对称 – 反对称；反对称 – 反对称； 反对称 – 对称实际计算时，可以只取其中的 3 个 1/4 模型，或取全部 4 个 1/4 模型，以便进行比较。     计算结果：   见下表，其中给出了不同计算方法，

4、前 30 个固有频率的的汇总结果：     第一列为频率阶数；     第二列为整个板模型的固有频率；     第三列为取所有 4 个 1/4 模型的汇总结果；     第四列为只取上面的前 3 个 1/4 模型的汇总结果。 比较可见：   取所有 4 个 1/4 模型和 4 种约束条件，结果与整个模型的结果完全一致。如果只取 3 个 1/4 模型和 3 种约束条件，结果只是丢失一些重复的频率，并没有实质性的区别。 结论：采用适当的对称模型和边界条件，不会丢失频率。                                                           建模和分析过

5、程 (参考)      1  在 Preferences 中，选择 Structural     2  定义单元类型 –shell63     3  定义实常数 – 厚度 5     4  定义材料性能：           E=21000    μ=0.3   ρ=7.8e-9     5  创建几何模型     a.  创建一块方板  100*100，分割为 4 个小方块     b.  在大方板中心创建一个半径 10 的实心圆     c.  进行 Ovarlap 操作，然后删除中心园部分，生成小孔     d.  为能够进行 MAP 划分网格，对有孔方板进一步切割     6  生成有

6、限元模型     a.  设置默认网格属性     b.  设置各边划分单元个数 (均为 8)     c.  划分网格     d.  设置约束条件     7  分别选取整个方板，或 3 个或 4 个 1/4 模型，进行求解和查看计算结果