ANSYS中的谐响应分析：预应力吉他弦频率范围设定

本文档介绍了如何在ANSYS软件中进行谐响应分析，特别是针对有预应力作用的结构，以及如何设置分析的频率范围。这个例子以有预应力的吉他弦为例，解释了谐响应分析在音乐乐器设计中的应用。 在ANSYS中进行谐响应分析时，首先需要定义载荷步选项。这包括设定谐响应分析的频率范围、载荷子步数以及载荷施加方式。在图13.43中，可以看到分析涉及到的载荷和约束。在图13.44的“Harmonic Frequency and Substep Options”对话框中，用户需要输入谐响应分析的频率范围，例如0至2000Hz，并指定子步数，例如250，这意味着在0到2000Hz的范围内，分析会以250个等间隔的频率点进行。 载荷施加方式可以通过选择“Stepped”单选按钮来设定为阶跃式。完成这些设置后，点击确认按钮关闭对话框，即完成了载荷步选项的设置。接下来，用户还需要通过“Main Menu | Solution | Load Step Opts | Output Ctrls | Solu Printout”路径来控制输出结果的内容。 谐响应分析适用于线性结构在受到随时间正弦变化的载荷时的稳态响应计算。对于有预应力的结构，如吉他弦，需要先进行静力学分析以计算预应力，然后进行谐响应分析。有预应力的谐响应分析可以采用缩减法或模态叠加法。如果使用缩减法，需先做静力分析；若采用模态叠加法，需要先进行有预应力的模态分析。 本实例中，预应力吉他的弦直径、长度和材料属性都有明确的数值，载荷包括上拉力F1和弹击力F2。目标是计算一阶固有频率，并验证只有当弹击力的频率等于弦的奇数阶固有频率时，才会产生谐响应。为了实现这一目标，选取的频率范围是从0到2000Hz，间隔为250Hz，这样可以捕捉到弦的前几阶固有频率的响应，并通过POST26后处理器展示位移响应与频率的关系曲线。 在建立模型阶段，首先指定了分析标题，定义了材料属性（如杨氏模量、泊松比和密度），选择了合适的单元类型，并通过直接生成节点和单元的方式构建了有限元模型，跳过了几何建模和网格划分步骤，简化了建模流程。 这篇文档详尽地阐述了在ANSYS中进行有预应力结构的谐响应分析的步骤，从设定参数到实际操作，为工程师提供了清晰的指导。