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1、飞机机翼模态分析实例模态分析实例1.13.1飞机机翼模态分析实例 1.13.1.1 问题描述 该实例对一个飞机模型的机翼进行模态分析，以确定机翼的模态频率和振型。机翼沿长度方向轮廓一致，横截面由直线和样条曲线定义（如图9所示）。机翼的一端固定在机体上，另一端为自由端。机翼由低密度聚乙烯制成，相关参数如下：杨氏模量=38103psi泊松比=0.3密度=1.033e-3slugs/in3图9模型飞机机翼简图1.13.1.2GUI方式分析过程 第1 步：指定分析标题并设置分析范畴1.选取菜单途径UtilityMenuFileChangeTitle2.输入文字“Modalanalysisofamode
2、lairplanewing”，然后单击OK。3.选取菜单途径MainMenuPreference4.单击Structure选项使之为ON，单击OK。第2 步：定义单元类型1.选取菜单途径MainMenuPreprocessorElementTypeAdd/Edit/Delete。2.ElementTypes对话框将出现。3.单击Add。LibraryofElementTypes对话框将出现。4.在左边的滚动框中单击“StructuralSolid”。5.在右边的滚动框中单击“Quad4node42”。6.单击Apply。7.在右边的滚动框中单击“Brick8node45”。8.单击OK。9.单
3、击ElementTypes对话框中的Close按钮。第3 步：指定材料性能1.选取菜单途径MainMenuPreprocessorMaterialProps-Constant-Isotropic。IsotropicMaterialProperties对话框将出现。2.在OK上单击以指定材料号为1。第二个对话框将出现。3.输入EX为3800。4.输入DENS为1.033e-3。5.输入NUXY为0.3。6.单击OK。第4 步：在给定的位置生成关键点1.选取菜单途径MainMenuPreprocessor-Modeling-CreatKeypointsInActiveCS。CreatKeypoin
4、tsinActiveCoordinateSystem对话框将出现。2.输入Keypointnumber（关键点号）为1，X,Y,Z位置分别为0,0,0。可用TAB键在输入区之间移动。3.单击Apply。4.对下面的关键点及X，Y，Z位置重复这一过程：关键点2：2,0,0关键点3：2.3,0.2,0关键点4：1.9,.45,0关键点5：1,.25,05.输入完最后一个关键点后，单击OK。6.选取菜单途径UtilityMenuPlotCtrlsWindowControlsWindowOptions。7.在Locationoftriad滚动框中，找到“Notshown”并选中它。8.单击OK。9.选
5、取菜单途径UtilityMenuPlotCtrlsNumbering。10.单击Keypointnumbering使之成为ON，然后单击OK，在ANSYS图形窗口中将出现带有编号的关键点。第5 步：在关键点间生成直线和样条曲线1.选取菜单途径MainMenuPreprocessor-Modeling-Create-Lines-LinesStraightLine。拾取菜单（PickingMenu）CreateStraightLines将出现。2.在关键点1和2上按顺序各单击一次。在关键点间将出现一条直线。3.在关键点5和1上按顺序各单击一次。在关键点间将出现一条直线。4.在拾取菜单中单击OK。5
6、.选取菜单途径MainMenuPreprocessor-Modeling-Create-Lines-SplinesWithoptionsSplinethrukps。拾取菜单B_Spline将出现。6.按顺序选中关键点2,3,4,5，然后单击OK。B_Spline对话框将出现。7.输入XV1,YV1,EV1分别为-1,0,0，XV6,YV6,EV6分别为-1,-.25,0。8.单击OK。机翼的曲线部分将出现在图中。第6 步：生成横截面1.选取菜单途径MainMenuPreprocessor-Modeling-Create-Areas-ArbitaryByLines。拾取菜单CreateAreab
7、yLines将出现。2.单击所有的三条线各一次。3.单击OK。线围成的面将以高亮度显示出来。4.在ANSYSToolbar上单击SAVE_DB。第7 步：指定网格密度并对面进行网格划分1.选取菜单途径MainMenuPreprocessor-Meshing-SizeCntrls-ManualSize-Global-Size。GlobalElementSize对话框将出现。2.在elementedgelength（单元边长）处输入0.25。3.单击OK。4.选取菜单MainMenuPreprocessor-Meshing-Mesh-Areas-Free。拾取菜单MeshAreas将出现。5.单击
8、PickAll。（如果出现警告框，单击close。请看下面的注释。）6.在ANSYSToolbar上单击SAVE_DB。第8 步：设置线被划分的段数1.选取菜单途径MainMenuPreprocessor-Meshing-Shape&Size-Global-Size。GlobalElementSizes对话框将出现。2.在Numberofelementdivisions处输入10。3.单击OK。第9 步：将带网格的面拉伸成带网格的体1.选取菜单途径MainMenuPreprocessor-Attributes-DefineDefaultAttribs。MeshingAttributes对话框将
9、出现。2.在elementtypenumber处输入2。3.单击OK。4.选取菜单途径MainMenuPreprocessor-Modeling-OperateExtrude/Sweep-Areas-ByXYZOffset。拾取菜单ExtrudeAreabyOffset将出现。5.单击PickAll。ExtrudeAreasbyXYZOffset对话框将出现。6.在offsetforextrusion处输入0,0,10。7.单击OK。（如果出现警告框，单击close。请看下面的注释。）注意 在这个例子中采用SOLID45 单元是为了让ANSYS/ED 版用户也能做此实例。使用这种单元会导致如下
10、警告：“Themeshofvolume1containsSOLID45degenerateelements ，whicharemuchtoostiffinbending.Usequadraticelementsifposssble. ”。如果当前使用的不是ANSYS/ED ，可以用SOLID95 单元进行分析。 8.选取菜单途径UtilityMenuPlotCtrlsPan,Zoom,Rotate。9.单击“ISO”，然后单击close。10.在ANSYSToolbar上单击SAVE_DB。第10 步：进入求解器并指定分析类型和选项1.选取菜单途径MainMenuSolution-Analys
11、isType-NewAnalysis。NewAnalysis对话框将出现。2.选中Modalanalysis，然后单击OK。3.选取菜单途径MainMenuSolution-AnalysisOptions，ModalAnalysis对话框将出现。4.选中Subspace模态提取法。5.在Numberofmodestoextract处输入5。6.单击OK。SubspaceModalAnalysis对话框将出现。7.单击OK接受缺省值。第11 步：释放已选的PLANE42单元应当释放用于2-D面网格划分的PLANE42单元，因为它们不必参与分析。1.选取菜单途径UtilityMenuSelectE
12、ntities。SelectEntities对话框将出现。2.在对话框上部的两个滚动框中，选取“Elements”和“ByAttribute”。3.单击Elemtypenum选项使之成为ON。4.在Min,Max,Inc区输入单元类型号为1。5.单击Unselect选项使之成为ON。6.单击Apply。第12 步：对模型施加约束1.选取菜单途径UtilityMenuSelectEntities。SelectEntities对话框将出现。2.在对话框上部的两个滚动框中，选“Nodes”和“ByLocation”。3.单击Zcoordinates选项使之为ON。4.在Min,Max区输入Z坐标为0
13、。5.单击FromFull选项使之为ON。6.单击Apply。7.选取菜单途径MainMenuSolution-Loads-Apply-Structural-Displacement-OnNodes。拾取菜单ApplyU,ROTonNodes将会出现。8.单击PickAll。ApplyU,ROTonNodes对话框将出现。9.单击“All自由度（DOF）”。10.单击OK。11.在SelectEntities对话框中的第二个滚动框中选取“ByNum/Pick”。12.单击SeleAll。13.单击Cancel。第13 步：指定要扩展的模态数并求解1.选取菜单途径MainMenuSolution
14、-LoadStepOpts-ExpansionPassExpandModes。ExpandModes对话框将出现。2.在numberofmodestoexpand处输入5。3.单击OK。4.选取菜单途径MainMenuSolution-Solve-CurrentLS。浏览在/STAT命令对话框中出现的信息，然后使用FileClose关闭该对话框。5.单击OK。在出现警告“Acheckofyourmodeldataproduced21warnings.ShouldtheSOLVcommandbeexecuted?”时单击Yes。6.在出现警告“Acheckofyourmodeldataprodu
15、ced1Warning。ShouldtheSOLVcommandbeexecuted?”时单击Yes。7.求解过程结束后单击close。第14 步：列出固有频率1.选取菜单途径MainMenuGeneralPostprocResultsSummary。浏览对话框中的信息然后用FileClose关闭该对话框。第15 步：观察解得的五阶模态在X11Motif 系统中： 1.选取菜单途径MainMenuGeneralPostproc-ReadResults-FirstSet。2.选取菜单途径UtilityMenuPlotCtrlsAnimateModeShape。AnimateModeShape对话
16、框将出现。3.在timedelay处输入.05。4.单击OK。AnimationController对话框将会出现，动画开始播放。5.单击Stop停止动画播放。6.选取菜单途径MainMenuGeneralPostproc-ReadResults-NextSet。7.选取菜单途径UtilityMenuPlotCtrlsAnimateModeShape。AnimateModeShape对话框将出现。8.单击OK接受先前的设置。动画开始播放。9.单击Stop停止动画播放。10.对剩余的三个模态重复步骤69。在WindowsNT 或Windows96 系统中： 1.选取菜单途径MainMenuGen
17、eralPostproc-ReadResults-FirstSet。2.选取菜单途径UtilityMenuPlotCtrlsAnimateModeShape。MediaPlayer-file.avi对话框将出现。3.在对话框中选择EditOptions。Options对话框将会出现。4.单击“AutoRepeat”然后单击OK。5.单击Playtoolbar上的按钮（4）观察动画播放。6.单击Stoptoolbar上的按钮（GeneralPostProc-ReadResults-NextSet。8.选取菜单途径UtilityMenuPlotCtrlsAnimateModeShape。9.单击P
18、laytoolbar上的按钮观察动画。10.单击Stoptoolbar上的按钮。11.对剩余的三个模态重复步骤710。第16 步：退出ANSYS1.在ANSYSToolbar中选QUIT。2.选Quit-NoSave!3.单击OK。1.13.1.3批处理或命令方式的命令流 可以用下面的ANSYS命令流代替GUI选择来进行模型飞机机翼的模态分析。以感叹号（！）开头的条目是注释。FINISH/CLEAR/FILNAM,MODAL/TITLE,ModalAnalysisofaModelAirplaneWing/PREP7ET,1,PLANE42!DefinePLANE42aselementtype1
19、ET,2,SOLID45!DefineSOLID45aselementtype2MP,EX,1,38000MP,DENS,1,1.033E-3MP,NUXY,1,.3K,1!Definekeypoint1at0,0,0K,2,2!Definekeypoint2at2,0,0K,3,2.3,.2!Definekeypoint3at2.3,.2,0K,4,1.9,.45!Definekeypoint4at1.9,.45,0K,5,1,.25!Definekeypoint5at1,.25,0LSTR,1,2!Createastraightlinebetweenkeypoints1and2LSTR,5
20、,1!Createastraightlinebetweenkeypoints5and1BSPLIN,2,3,4,5,-1,-1,-.25!CreateaB-splineAL,1,3,2ESIZE,.25AMESH,1ESIZE,10TYPE,2VEXT,ALL,10/VIEW,1,1,1/ANG,1/REPEPLOTFINISH/SOLUANTYPE,MODAL!ChoosemodalanalysistypeMODOPT,SUBSP,5!Choosethesubspacemodeextractionmethod,!extracting5modesESEL,U,TYPE,1!Unselectelementtype1NSEL,S,LOC,Z,0D,ALL,ALLNSEL,ALLMXPAND,5SOLVEFINISH/POST1SET,LIST,2SET,FIRSTPLDISP,0ANMODE,10,.5E-1SET,NEXTPLDISP,0ANMODE,10,.5E-1SET,NEXTPLDISP,0ANMODE,10,.5E-1SET,NEXTPLDISP,0ANMODE,10,.5E-1SET,NEXTPLDISP,0ANMODE,10,.5E-1FINISH