ANSYS算例：机翼振动模态分析与材料参数定义

"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。