第三讲模态分析中国科学技术大学CAD/CAM实验室实验室中国科学技术大学2005年7月年月ANSYSTRAINING内容简介模态分析的背景简介ANSYS模态分析功能介绍模态分析实例操作演示中国科学技术大学CAD/CAM实验室实验室中国科学技术大学2005年7月年月模态分析的定义模态分析可以确定一个结构的固有频率和振型，固有频率和振型是承受动态载荷结构设计中的重要参数。如果要进行模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析，固有频率和振型也是必要的。所有动力学分析的基础。中国科学技术大学CAD/CAM实验室实验室中国科学技术大学2005年7月年月模态分析的优点模态分析的用途：使结构设计避免共振或以特定频率进行振动（使结构设计避免共振或以特定频率进行振动（例如桥梁避免共振或以特定频率进行振动设计）；设计）；使工程师可以认识到结构对于不同类型的动力载荷是如何响应的；何响应的；有助于在其它动力分析中估算求解控制参数（有助于在其它动力分析中估算求解控制参数（如时间步长）。建议：由于结构的振动特性决定结构对于各种动力载荷的响应情况，所以在准备进行其它动力分析之前首先要进行模态分析。中国科学技术大学CAD/CAM实验室实验室中国科学技术大学2005年7月年月模态分析的理论基础①②③④&&[M]{u&}+[C]{u}+[K]{u}={F(t)}假定为自由振动（忽略阻尼）：[M]u}+[K]u}={0}{&&{假定为谐运动：([K]?ω2[M])u}={0}{通用动力学方程：这个方程的根是ωi2，即特征值，i的范围从1到自由度的数目，相应的向量是{u}I，即特征向量。注意:注意:?模态分析假定结构是线性的如,[M]和[K]保持为常数模态分析假定结构是线性的(如保持为常数)模态分析假定结构是线性的和保持为常数?简谐运动方程=u0cos(ωt),其中ω为自振圆周频率(rad/s)简谐运动方程u为自振圆周频率(rad/s)简谐运动方程ω中国科学技术大学CAD/CAM实验室实验室中国科学技术大学2005年7月年月模态分析的理论基础特征值的平方根是ωi，它是结构的自然圆周频率（弧度/秒），并可得出自然频率fi=ωi/2π。特征向量{u}i表示振型，即假定结构以频率fi振动时的形状。模态提取是用来描述特征值和特征向量计算的术语。中国科学技术大学CAD/CAM实验室实验室中国科学技术大学2005年7月年月模态分析的用途有预应力的结构进行模态分析。例如旋转的涡轮叶片。循环对称结构模态分析。允许对循环对称结构的一部分进行建模，而分析产生整个结构的振型。ANSYS的模态分析都是线性分析。ANSYS中的模态提取方法：BlockLanzos（默认）、子空间、PowerDynamics、缩减法、非对称法、阻尼法和QR阻尼法。后两种允许结构中包含阻尼。中国科学技术大学CAD/CAM实验室实验室中国科学技术大学2005年7月年月模态分析的步骤①②③④⑤建立几何模型（Preprocessor）划分网格（MeshTool）加载和求解（Solution）Solution扩展模态（ModeExpansion）查看结果和后处理（Postprocessor）中国科学技术大学CAD/CAM实验室实验室中国科学技术大学2005年7月年月建立模型定义工作文件名（ChangeJobname）UtilityMenu>File>ChangeJobname指定分析标题（ChangeTitle）UtilityMenu>File>ChangeTitle前处理器/PREP7，MainMenu>Preprocessor选择单元类型设置单元实常数定义材料属性创建几何模型中国科学技术大学CAD/CAM实验室实验室中国科学技术大学2005年7月年月ChangeJobname…Enternewjobname：输入文件名Newloganderrorfiles？复选框打上钩中国科学技术大学CAD/CAM实验室实验室中国科学技术大学2005年7月年月ChangeTitle…在工作区右下角显示标题不能输入中文UtilityMenu>Plot>Replot中国科学技术大学CAD/CAM实验室实验室中国科学技术大学2005年7月年月设置单元类型13中国科学技术大学CAD/CAM实验室实验室中国科学技术大学2005年7月年月设置单元选项注意：不是所有的单元都能设置单元选项！中国科学技术大学CAD/CAM实验室实验室中国科学技术大学2005年7月年月定义单元的实常数中国科学技