ANSYS算例:机翼振动模态分析与材料参数定义
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更新于2024-08-09
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"这篇文档是关于使用ANSYS软件进行有限元分析的一个实例,特别是针对机翼模型的振动模态分析。教程中详细介绍了如何通过ANSYS GUI进行操作,包括建模、设置计算类型、选择单元类型、定义材料参数以及进行模态分析。文档还提到了有限元分析的基础知识,引用了曾攀的《有限元分析基础教程》,该书涵盖了有限元分析的基本原理和应用领域,适合工程技术人员和科研工作者学习使用。"
在有限元分析中,振动模态分析是一种重要的计算方法,用于确定结构在自由振动时的行为。在给定的标题和描述中,我们关注的是一个简化飞机机翼模型的振动模态分析。这个模型假设机翼沿翼展方向为等厚度,其材料属性包括弹性模量E(0.26 GPa),泊松比μ(0.3)和密度ρ(3886 kg/m³)。为了进行分析,首先需要在ANSYS中创建模型,这通常涉及使用SOLID45单元,这是一种八节点的体单元,适用于三维结构分析。
建模步骤如下:
1. 使用关键点连接直线和样条曲线(BSPLIN)形成机翼的横截面轮廓,创建封闭的面。
2. 在生成的面上划分自由网格以创建面单元(PLANE42)。
3. 设置体单元SOLID45,利用EXTOPT和VEXT选项进行z方向的扩展。
4. 定义分析类型为模态分析(ANTYPE,2),选择Lanczos方法(MODOPT,LANB)进行求解。
5. 后处理阶段,通过SET调出所需阶次的模态,并使用PLDI和ANMODE命令展示变形和动态演示。
在选择单元类型时,添加了Structural solid类型的四边形单元(Quad 4node 42)和八节点砖块单元(Brick 8node 45)。接着定义材料属性,包括线性弹性、各向同性的材料模型,输入弹性模量、泊松比和密度。
曾攀的《有限元分析基础教程》是理解这一过程的宝贵资源,书中详细解释了有限元分析的基本概念,涵盖从杆梁结构到连续体结构的分析,还包括静态结构、振动、传热和弹塑性材料的分析。此外,教程提供了MATLAB程序和ANSYS算例,适合不同水平的读者自学或作为教学材料。
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