基于workbench的蜗杆有限元模态分析
0引言蜗杆传动是一种重要的传动方式，具备传动比大，承载能力高，传动平稳，且易于自锁的特点，在国防、冶金、建筑、化工等行业得到广泛的运用。
蜗杆作为一种机械传动构件，传动过程中产生振动会对蜗杆的工作造成一定的影响。
模态分析作为其它动力学分析的起点，如瞬态动力学分析，使用模态分析来确定蜗杆的振动特性，分析参数变化对蜗杆振动性能的影响，在工程实践中具有重要的作用。
本文通过有限元软件workbench 对蜗杆模态进行了分析，考虑不同参数下的蜗杆的固有频率，寻找参数改变对蜗杆固有频率的影响，对蜗杆的工程运用具有一定的帮助。
1有限元模型建立由于workbench 有限元软件在建立复杂模型方面存在了一定技术难度，本文采用绘图软件Pro-e 通过参数控制建立蜗杆三维实体模型。
有限元法是将无限多个自由度的物体化为有限多个自由度的物体，通过相关函数进行差值，得到一组多未知量的多元线性代数方程组，最后通过边界条件求解问题。
通过Pro-e 建立三维模型，workbench 中支持多种模型格式的导入，通过比较，Pro-e 中SAT 格式可较好的导入workbench 中。
2workbench 有限元分析2.1前处理2.1.1单元类型有限元分析中单元类型对分析结果有很大的影响，通过查寻得使用的单元类型为高阶3维10节点固体结构单元SOLD187单元，该单元通过10个节点来定义，每个节点有3个沿着X ，Y ，Z 方向的平移自由度，具有很好的二阶位移模式可以很好地模拟不规则图形，满足需求。
2.1.2定义材料相关参数与网格的划分本文蜗杆采用的材料为20Cr ，相关参数如表1。
使用workbench 对模型进行自由划分网格。
2.1.3约束模态分析中，唯一有效的载荷是零唯一约束，其他类型的载荷，如力、压力、温度等，可以在模态分析中制定，但是在模态提取时将被忽略。
在模态分析中约束条件十分重要，它可以影响到零件振型和固有频率，在分析中需要仔细考虑模型是受到什么样的约束。
蜗杆运动模式是绕定轴旋转，且在两侧的阶梯轴端面安装滚动轴承支撑。
因此我们需要约束其X ，Y ，Z 轴方向的位移，及沿X ，Y 轴方向的绕轴转动，通过Workbench 中Remote Displacement ，约束其相应的位移及转动。
2.2模态分析及结果2.2.1相关理论不考虑阻尼与外力作用的物体的振动方程如下：M X¨+K X ̇=0其中M 为质量矩阵，K 为刚度矩阵，X 为其位移，对于线性系统，其解：{U}={ϕ}i cosωi t 其中，{ϕ}i 为第i 阶模态对应的振型特征向量，ωi 为其固有频率。
将解带入振动方程化简，即：det K-ω2i M =0求出固有频率ωi 。
2.2.2workbench 分析结果①本次对蜗杆参数的分析属于定性分析，模型的建立并不是按实物尺寸建立，为了保证我们建立模型分析的可靠性，求得前6阶振型图如图1所示。
第1阶振型图蜗杆自身刚体运动；第2阶及3阶振型图蜗杆中心处分别沿着轴，Y 轴产生微小的位移；第4阶及5阶振型为图蜗杆中心分别沿Y 轴，X 轴方向产生微小转动位移，第6阶振型图蜗杆产生轴向拉压变形，通过文———————————————————————作者简介:高启林（1993-），男，四川成都人，在读研究生，研究方向为实验力学；杨邦成（通讯作者）（1965-），男，云南昆明人，教授，硕士研究生导师，研究方向为材料断裂损伤。
基于workbench 的蜗杆有限元模态分析Modal Analysis of Worm on Finite Element through Workbench高启林GAO Qi-lin ;杨邦成YANG Bang-cheng（昆明理工大学建筑工程学院，昆明650500）（Faculty of Civil Engineering and Mechanics ，Kunming University of Science and Technology ，Kunming 650500，China ）摘要:本文主要对蜗杆的模态进行了相关分析，使用Pro-e 绘图软件建立不同参数下的蜗杆模型，通过workbench 有限元软件对其模态进行了相关分析，得到了相关参数的变化对蜗杆各阶固有频率的影响，具有一定的工程价值。
Abstract:This paper is about the Modal Analysis of Worm.The model of the Worm is built by Pro-e software.The Anslysis of the Modal is using the the finite element software Workbench.And we obtaine the related parameters of change on the influence of the natural frequencies and worm,which has a certain engineering value.关键词:蜗杆；模态分析；有限元；固有频率Key words:Worm ；Modal Analysis ；finite element ；natural frequency 中图分类号:TH132.44文献标识码:A 文章编号:1006-4311（2017）16-0204-03材料弹性模量泊松比密度20Cr2.07e 11pa0.37800kg/m 3表1Value Engineering献中的类似蜗杆的振型图比较，确定我们所建立的模型建立的可靠性。
②我们对蜗杆的分析主要研究蜗杆齿轮厚度，齿轮的深度，及齿轮的个数改变对模态的影响，具体如表2所列。
第一组蜗杆：研究在蜗杆其它条件不变的情况下，齿轮深度分别为：0.3，0.5，0.6时的蜗杆固有频率，提取前10阶频率结果如图2所示。
由于前几阶固有频率变化值较所取单位值过小，因此分别提取了2~5及2~10阶频率作图，由图知，随着齿轮深度的增加，蜗杆的固有频率在逐渐降低。
并且随着阶数的升高降低的幅度也在增加。
第2组蜗杆：研究蜗杆在其它条件不变情况下，齿轮厚度分别为：0.1，0.2，0.3时的蜗杆固有频率，提取前10阶频率结果如图3所示。
同上，我们分别提取2~5阶及2~10阶频率，通过图形可知，随着齿轮厚的的增加，其固有频率在逐渐降低，但是就影响而言，齿轮厚度对其固有频率变化影响没有深度变化那么明显。
第3组蜗杆：研究在其它条件不变的情况下，齿数为6，10，15时候的蜗杆模态，提取前10阶固有频率，如图4所示。
从图中可以看出，在蜗杆其它条件不变的情况下，齿数为6,10,13的蜗杆其前8阶固有频率曲线几乎重合，只有在8阶过后，我们看到稍微的分界线，因此可以得出，在其它条件均不变的情况下，蜗杆的齿数的增减对其前几阶固有频率的影响非常微小。
3结论通过三维绘图软件Pro-e 及有限元软件workbench 对蜗杆进行了模态有限元分析，通过分析，我们得到了蜗杆模态的前6阶振型图。
通过蜗杆参数的控制，设计不同的第1阶第2阶第3阶第4阶第5阶第6阶图1深度0.3深度0.5深度0.62502001501005002345678910模态阶数120804002345模态阶数深度0.3深度0.5深度0.6图2120804002345模态阶数齿厚=0.3齿厚=0.2齿厚=0.12502001501005002345678910模态阶数齿厚=0.3齿厚=0.2齿厚=0.1图3齿数=6齿数=10齿数=132502001501005002345678910模态阶数图4齿轮深度齿轮个数齿轮厚度1组0.30.50.6100.22组0.4100.10.20.33组0.4610150.2表20引言多西紫杉醇是紫杉醇结构改造过程中合成出来的衍生物，能够扰乱微管的解聚组装，使细胞分裂停止于有丝分裂期而抑制细胞增殖、诱导细胞凋亡，具有广谱抗癌活性，已经广泛用于乳腺癌、非小细胞肺癌、卵巢癌等实体癌的治疗[1]。
然而，多西紫杉醇在水中溶解性极低。
市售制剂采用的吐温80增溶剂具有溶血性，容易让患者出现严重过敏反应，其临床应用受到了极大影响。
近年来，为了降低毒副反应，增强抗癌活性，纳米载体的多西紫杉醇传递系统研究取得了较大进展。
常见的纳米药物载体包括脂质体、聚合物纳米粒、脂质纳米粒、聚合物胶束、纳米乳、纳米囊等。
聚合物胶束属于纳米药物载体中的一类。
达到临界胶束浓度后，同时具有亲水和憎水基团的两亲性聚合物会在水中自组装形成胶束，具有疏水性的内核和亲水性的外壳。
与其它类型的纳米载体相比较，胶束的疏水内核可增溶难溶性药物，具有良好载药性能及药物控释能力；亲水外壳则发挥提高载药系统稳定性的作用，改善所负载药物的体内药动学行为。
此外，胶束的纳米级粒径能实现对肿瘤组织的被动靶向作用。
随着高分子材料化学的逐步发展，聚合物胶束被越来越多地应用于抗癌药物传递系统。
本文综述了多西紫杉醇聚合物胶束的研究进展，以期为新型纳米制剂的开发应用提供参考。
1聚合物胶束制备方法聚合物和药物之间通过共价键、非共价键（包括静电作用、氢键、疏水作用等）形成载药胶束。
根据两者各自的理化性质，可以采用物理包埋、化学结合及静电作用等方法制备载药聚合物胶束[2]。
物理包埋法的原理是利用聚合物疏水嵌段的结构调整，以分子间作用力将药物分子包封于胶束的疏水内核。
载药胶束的制备常用透析法、直接溶解法、O/W乳化法、冷冻干燥法和溶剂蒸发法。
化学结合法则是利用药物分子和聚合物之间共价键结合形成载药胶束系统。
此类载药胶束中的药物分子有两种释放途径：聚合物胶束解体后，药物和聚合物之间共价键断裂，药物随即释放；聚合物胶束结构完整，内部的药物与聚合物间共价键断裂，药物从聚合物胶束里扩散而出。
静电作用法是聚合物疏水区和药物通过静电作用紧密结合。
例如，可以通过核酸类、肽类或者蛋白质类药物与带相反电荷聚合物之间的静电相互作用制备载药聚合物胶束。
2载药聚合物胶束体系许多聚合物胶束已用于负载多西紫杉醇，如维生素E多西紫杉醇聚合物胶束的应用研究进展Research Progress of Polymeric Micelles for Docetaxel Delivery辛景XIN Jing（邯郸学院，邯郸056005）（Handan College，Handan056005，China）摘要:多西紫杉醇对多种癌症具有较好临床疗效，但市售制剂溶剂引发的不良反应使其临床应用受到一定的限制。
为改善这一现状，用聚合物胶束传递多西紫杉醇的研究得到广泛关注。
本文综述了近年来多西紫杉醇聚合物胶束的研究进展，以期为新型多西紫杉醇纳米制剂的开发提供参考。
基于ANSYS Workbench的V8发动机曲轴有限元模态分析
【 摘
要】 曲轴是发动机最重要的部件之一 ， 其强度 、 刚度 可以决定发动机的性能， 只有强度、 刚度
合格 的曲轴才 能保 障发 动机 的正常运行 。 利用 Ｓｌ Ｗｏｋ 建 立 了一 个高速 赛车 Ｖ 发 动机 的曲轴模型 ， ｏｉ ｒｓ ｄ ８ 并将 曲轴模 型保存 为 Ｉ Ｅ Ｇ Ｓ格 式导入 到有 限元 分析软 件 Ａ Ｓ ＳＷｏｋｅｃ Ｎ Ｙ ｒｂｎｈ中， 最后 对 曲轴模 型进行 了 有 限元模 态分析 ， 获取 了曲轴 的前 １ 固有频 率和相 应振型 。模 态分析ａ ｋｈ． ｓａ ｌ ｔ ａｏｄｔｅｒｓｎｎ ｅ ｑ ｅ ｃ ｇ ｎ ｗ ｉ ｉ ｅ ｏｉｐ ｏｅｔｅ ｚ ｉ ｈ ｒ ｓ ｂｅ ｏ ｖ ｉ ｅｏ ａ ｃ ｕ ｎｙｒ ｉ ｈ ｈｗ ｌ ｈｌ ｔ ｍ ｒ ｈ ａｏ ｆ ｎ ａ ｌ ￣ｉ ｈ ｅｏ， ｃ ｌ ｐ ｖ
Ｌ ｕ ｎＺ Ｎ ｏ ｇｊ ｎ Ｙ ｉ － ａ ｇＺ Ａ Ｇ Ｌ ｎ － ｉｇ Ｖ Ｄ ａ ，Ｅ Ｇ Ｄ ｎ－ｉ ， Ｕ Ｘａ ｙｎ ，Ｈ Ｎ ｏ ｇ ｐｎ ａ ｏ （ ｃ ｏｌ ｆ ｒｎｐ ｒ ｔ ｎａ ｄＡ ｔ ｔ ｅＥ ｇｎ ｅｉｇ Ｘｈ ａＵ ｉｅｓｙ Ｃ ｅｇ ｕ６ ０ ３ ， ｈｎ ） Ｓ ｈ ｏ ｏ ａ ｓｏｔ ｉ ｎ ｕｏ ｉ ｎ ｉｅ ｒ ， ｉｕ ｎｖｒｉ ， ｈ ｎ ｄ １０ ９ Ｃ ｉａ Ｔ ａｏ ｍｏ ｖ ｎ ｔ
ｄ ． ｄａｒ ｅｅｃ ａａｏ ｅｐ ｒ ｎａ ｍ ｄ ａｙｉ ｉ ｏ ｔｉ ｄ ｗ ｉｈ ｒｖ ｅ ｅｒｔ ａ ｂｓ ｒ ｅ Ａｎ ｆｒｎ ｅｄ ｘ ｅｉ ｔ ａ ａ ｌ ｓ ｓ ｂａｎ ． ｈｃ ｏ ｉ ｓａｔ ｏｅ ｃ ａｉｆ ｅ ｔ ｆ ｅ ｍ ｌｏ ｌｎ ｓ ｅ ｐ ｄ ｈ ｉｌ ｓｏ
ｒ ｉ ｉｔ ａｄ ｉ － ａ ｔ ａｋｈ ． ｅａ ｌｙ ｎ ｅｓｎ ｏ ｈ ｃ ｓａ ｌｂｉ Ｚ ｐ ｆ ｅ ｒ ｆ ｎ ｔ ｆ
浅谈有限元分析在蜗杆模态分析中的应用
（ ） 在 Ｌｂａ ｆＥｅ ｅ ｔｙｅ ２ ｉｒｒ ｏ ｌｍ ｎＴ ｐｓ复 选 框 中 选 择 Ｓｒｃｕａ ｏｉ ｙ ｔ ｔｒｌＳｌ ｕ ｄ
Ｂ ｃ ｎｄ ５， Ｅｅ ｅ ｔｙｅｒｆｒｎ ｅｎ ｍ ｅ 入栏 中输 入 １ ｉ ｒ ｋ８ｏ ｅ４ 在 ｌｍ ｎ ｐ ｅｅｃ ｕ ｂｒ输 ｔ ｅ 。 １ ． 拟 试 验 方案 ， 少 试 验 次 数 ． 而减 少 试 验 经 费 。 ５模 减 从 因此 ， 见 有 限元 分 析计 算 是 现 代 机 械 设 计 的一 把 利 器 ， 的 出 可 它 （） ３单击 Ｅｅ ｅ ｔ ｐｓ ｌ ｎ ｙ ｅ 对话框上的【 ｌ ｅ按钮 ， ｍ Ｔ Ｃ ｓ］ ｏ 关闭该对话框 。 ３３ 义材 料 性 能 参 数 ＿定 现 引起 了传 统 设计 的变 革 。 国 际上 ， 在 ６ 在 早 Ｏ年 代 初 就 开始 投 入 大 量 的人 力 和 物 力 开发 有 限元 分 析 程 序 ，但 真 正 的 Ｃ Ｅ软 件 是 诞 生 于 ７ Ａ Ｏ （ ） 选 择 Ｍａｎ １ ｉ Ｍｅ ｌ － Ｐ ｅ ｒｃ ｓｏ － Ｍａｅｉｌｒｐ ＿ ｔｒ ｌ ｎ ＋ ｒｐ ｏ ｅｓｒ － ｔｒ Ｐ ｏ ｓ＿ Ｍａ ｉ ｌ ＋ ａ ’ ｅａ ｄ ｌ命 出 ｉ ｆ ｅＭａ ｉ ｅ ｈｖｏ ｅ ａ Ｍｏ Ｂ ｒ 年 代 初 期 。 在 以 ＡＮ Ｙ 现 Ｓ Ｓ为 代表 的有 限 元 分 析 软 件 ， 不断 汲 取 计 算 方 Ｍｏｅｓ 令 ， 现 Ｄｅ ｎ ｔｒ ｌ ｄ ｌ ｅａｉ 对 话 框 。 法 和 计 算 机 技 术 的 最 新 进 展 ， 有 限 元 分 析 、 算 机 图形 学 和优 化 技 将 计 （ ） 在 Ｍａｅ ａ Ｍｏ ｅｓ Ａ ａｌ ｌ 输 入 栏 中 选 择 Ｓｒ ｃ ｒｌ ２ ｔｒ ｌ ｄ ｌ ｖ ｉ ｂｅ ｉ ａ ｔ ｔａ ｕｕ
基于Workbench的发动机连杆模态分析
ｆ ｘ （ ｔ ） ） 为位移向量 ；
后模型如 图 ２所示 。本文主要对连杆进行 自由模态
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ５ — ０ ７ — ２ ０ 作者 简介 ： 张 敏（ １ ９ ８ ２ 一 ） ， 女， 山西大 同人 ， 工程师 ， 研究 方向 ： 动力工程 。
２ ３１
《 装备制造技术￣ ２ ０ １ ５ 年第 １ ０ 期
ＺＨＡＮＧ Ｍｉ ｎ ，ＺＨＡＮＧ Ｃｕ ｉ － ｐｉ ｎ ｇ ￣
（ １ ． Ｔ ａ ｉ ｙ ｕ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｔ ａ ｉ ｙ ｕ ａ ｎ Ｓ ｈ ａ ｎ ｘ ｉ ０ ３ ０ ０ ２ ４ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
社， ２ ０ ０ ６ ： ２ ８ １ ． 【 ２ 】 龙 英， 滕 召金 ， 赵福水 ． 有 限元模态分 析现 状与 发展趋 势
Hale Waihona Puke ［ ４ ］ 阮帅帅 ， 谭丕 强 ， 崔 淑华 ． 发 动机连杆 的有限元 分析及结 构 优 化【 Ｊ 】 ． 制造业 自动化 ， ２ ０ １ １ ， （ ５ ） ： １ １ ０ — １ １ ３ ．
《 装备制造技术） ） ２ ０ １ ５ 年第 ｌ ０ 期
基 于 Ｗｏ ｒ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ的发 动机连杆模 态分析
张 敏 ， 张 翠平 ’
（ １ ． 太 原 理工 大 学机 械工 程 学 院 ， 山西 太原 ０ ３ ０ ０ ２ ４ ；
２ ． 山西北方安特优发动机有 限责任公司 ， 山西 大同 ０ ３ ７ ０ ３ ６ ）
参 考文献 ： 【 ３ 】 李腾 腾 ． Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ的发 动 机 连杆 模 态 分析 ［ Ｊ ］ ． 汽 车工 程 师 ，
基于有限元的蜗轮蜗杆传动性能模态分析
基于有限元的蜗轮蜗杆传动性能模态分析
杨勇明
【期刊名称】《电子科技》
【年(卷),期】2016(029)008
【摘要】针对蜗轮蜗杆传动,由于动栽荷冲击引起振动变形和使用寿命等问题,文中提出基于有限元分析的蜗轮蜗杆传动性能模态分析研究,使用实验与仿真的方法,采用ANSYS Workbench软件进行蜗轮蜗杆传动性能模态分析,提取自由振动下的固有频率和振型,进行仿真分析与结果对比,实验表明,进行合理的蜗轮蜗杆传动性能模态分析,并且提取合理的模态分析参数,对于蜗轮蜗杆的可靠性研究具有重要性.【总页数】4页(P82-84,88)
【作者】杨勇明
【作者单位】上海理工大学公共实验中心,上海200093
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.基于ANSYS的非对偶蜗轮蜗杆不同啮合位置有限元分析 [J], 王汝青;陈兴燕;卢利
2.基于试验模态分析的某型号动车组齿轮箱有限元模态分析研究 [J], 张骄;高小平;李熙;谢浩
3.基于ANSYS Workbench蜗轮蜗杆箱体有限元分析 [J], 梅庆林;张亚南
4.基于ANSYS Workbench 14.0平面二包环面蜗轮蜗杆副的有限元分析 [J], 付
大鹏;孙文杰
5.齿轮传动与蜗轮蜗杆传动性能比较与消隙机构 [J], 常远;甄万才
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workbench电机电磁场有限元分析课件
Workshop
10/1/2004
15
ANSYS v9.0
Motor Analysis in the Workbench Environment
In order to more easily select the
external surfaces of the
modeled domain, suppress all
Workshop
10/1/2004
5
ANSYS v9.0
Motor Analysis in the Workbench Environment
In the tree, open the item “1 Part, 5 Bodies” by clicking on the “+” symbol to the left of it. Do the same with the item labeled “part” that appears below it. Note that the single part in the model consists of 5 individual bodies (stator, rotor, magnet1, magnet2, and “solid”).
The image can be dynamically rotated as follows:
• Position the mouse cursor on the display
• Hold down the middle mouse button (MMB)
1) Move the mouse cursor
2
in this manner.
10/1/2004
Workshop
基于ANSYS Workbench蜗轮蜗杆箱体有限元分析
基于ANSYS Workbench蜗轮蜗杆箱体有限元分析梅庆林;张亚南【摘要】利用三维设计软件SolidWorks建立某专用机床蜗轮蜗杆分度箱的三维模型,将模型导入有限元分析软件ANSYS Workbench中并对该模型进行有限元分析,经计算得到箱体的应力和变形分析结果,验证设计的合理性,为产品设计和改进提供了依据,对产品的设计工作起到指导作用.【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2013(000)006【总页数】2页(P154-155)【关键词】箱体;有限元分析;ANSYS Workbench;SolidWorks;改进【作者】梅庆林;张亚南【作者单位】中国第一重型机械集团公司,黑龙江齐齐哈尔161000;齐齐哈尔二机床集团有限公司,黑龙江齐齐哈尔161000【正文语种】中文【中图分类】TP391.71 引言在机加过程中，机床的分度箱承受较大的载荷，从而易产生较大的应变和应力。
分度箱分度的精度直接影响其加工轴类零件的质量，因此，在设计机床时，必须采取措施有效地预防和控制箱体受力变形。
在对某专用机床蜗轮蜗杆分度箱设计中，首先应用三维辅助设计软件SolidWorks 建立箱体三维模型，然后导入到分析软件ANSYS Workbench 中对该箱体进行模拟分析，从而满足了设计要求，提高了工件的加工精度。
2 箱体分析模型的建立及有限元分析在SolidWorks2011 中建立计算模型。
为了便于建立有限元模型和简化问题的定义，对分度箱体受载荷较小的区域做了一定简化和假设。
（1）假设分度箱体箱体和滑座为刚性连接，不考虑接合面及连接螺栓接触面的变形。
（2）忽略箱体受载较小或影响甚微的局部区域，如螺栓孔、油槽等。
（3）不考虑温度变化对箱体变形的影响。
2.1 将三维模型导入ANSYS Workbench在SolidWorks 软件中建立蜗轮蜗杆分度箱体三维模型后，将图形文件存为sat 文件，在ANSYS Workbench 中新建项目，将该模型文件导入，准备进行分析。
ANSYS Workbench 17·0有限元分析：第6章-模态分析
第6章 模态分析 模态分析主要用于确定结构和机器零部件的振动特性（固有频率和振型）也是其他动力学分析（如谐响应分析、瞬态动力学分析以及谱分析等）的基础。
利用模态分析可以确定一个结构。
本章先介绍动力学分析中较为简单的部分★ 了解模态分析。
6.1 模态分析概述模态分析（Modal Analysis ）亦即自由振动分析，是研究结构动力特性的一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。
模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。
模态参数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。
模态分析的经典定义是将线性定常系统振动微分方程组中的物理坐标变换为模态坐标，使方程组解耦，成为一组以模态坐标及模态参数描述的独立方程，以便求出系统的模态参数。
坐标变换的变换矩阵为模态矩阵，其每列为模态振型。
对于模态分析，振动频率i ω和模态i φ是由下面的方程计算求出的：[][](){}20i iK M ωφ−= 模态分析的最终目标是识别出系统的模态参数，为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报、结构动力特性的优化设计提供依据。
模态分析应用可归结为：评价现有结构系统的动态特性。
在新产品设计中进行结构动态特性的预估和优化设计。
诊断及预报结构系统的故障。
控制结构的辐射噪声。
识别结构系统的载荷。
ANSYS Workbench 17.0有限元分析从入门到精通受不变载荷作用产生应力作用下的结构可能会影响固有频率，尤其是对于那些在某一个或两个尺度上很薄的结构，因此在某些情况下执行模态分析时可能需要考虑预应力的影响。
进行预应力分析时首先需要进行静力结构分析（Static Structural Analysis ），计算公式为：[]{}{}K x F =得出的应力刚度矩阵用于计算结构分析（[][]0S σ→），这样原来的模态方程即可修改为：[][]()2i K S M ω+− {}0iφ= 上式即为存在预应力的模态分析公式。
workbench模态分析.pdf
Workbench -Mechanical Introduction第五章模态分析简介Training Manual •在这一章中，将介绍模态分析。
进行模态分析类似线性静力分析。
–假设用户已学习了第4章线性静力结构分析部分。
•本章内容:–模态分析步骤–有预应力的模态分析步骤•本节所述的功能，一般适用于ANSYS DesignSpace Entra及以上版本的许可。
Training Manual模态系统分析基础•对于模态分析，振动频率ωi 和模态φi 是根据下面的方程计算的出的：2•假设:[][](){}0=−iiM K φω–[K] 和[M] 不变:•假设材料特性为线弹性的•利用小位移理论，并且不包括非线性的•不存在[C] ,因此无阻尼•无{F} , 因此无激振力•结构可以强迫振动也可以不强迫振动–模态{φ} 是相对值，不是绝对值A.模态系统分析步骤Training Manual •模态分析与线性静态分析的过程非常相似，因此不对所有的步骤做详细介绍。
用蓝色斜体字的步骤是针对模态分析的。
–附加几何模型–设置材料属性–定义接触区域(如果有的话)–定义网格控制(可选择)–定义分析类型–加支撑(如果有的话)–求解频率测试结果–设置频率测试选项–求解–查看结果…几何体和质点Training Manual •模态分析支持各种几何体：实体, 表面体和线体–,•可以使用质量点:•质点在模态分析中只有质量（无硬度）。
质点在模态分析中只有质量（无硬度）•质量点的存在会降低结构自由振动的频率。
•材料属性: 杨氏模量,泊松比, 和密度是必需的。
密度是必需的Training Manual。
基于有限元软件Workbench对轴的分析及应用
基于有限元软件Workbench对轴的分析及应用基于有限元软件Workbench对轴的分析第1章模型建立 (1)1.1 进入模拟平台 (1)1.2 Workbench设置静力系统。
(1)1.3 输入材料属性 (2)1.4 创建几何模型：创建草图构造点 (2)1.5 创建几何模型：尺寸标注 (4)1.6 创建几何模型：Modeling模式中创建线体 (4)1.7 创建几何模型：线体赋予圆形截面 (5)1.8进入Mechanical环境 (6)1.9 静力分析中分配材料及网格划分 (7)1.10 施加约束 (8)1.11 施加载荷 (8)1.12 添加求解选项并求解 (9)1.13 查看结果 (10)第2章验证收敛性 (13)2.1 Workbench添加静力分析系统 (13)2.2 创建3D几何模型 (14)2.3 进入Mechanical程序 (15)2.4 静力分析C中分配材料和网格划分 (16)2.5 施加载荷及约束 (17)2.6 添加求解项并求解查看结果 (18)2.7 分析收敛性 (19)第3章模态率的分析 (26)3.1 建立模态分析系统 (26)3.2 创建3D几何模型 (27)3.3 进入Mechanical程序 (28)3.4 模态分析D中分配材料和网格划分 (29)3.5 定义边界条件 (30)3.6 分析选项设置及求解 (31)3.7 查看求解结果 (31)第4章小结 (34)第1章模型建立1.1 进入模拟平台运行ANSYS 15.0--Workbench15.0，进入到Workbench数值模拟平台，鼠标左键点击OK关闭欢迎窗口。
出现如图1的界面。
1.2 Workbench设置静力系统。
1.1 双击Static Structural或者直接拖动Static Structural到Project Schematic。
1.2 然后将分析系统命名为shaft。
1.3 点击Save，保存项目文件名称为Shaft.wbpj。
基于ANSYS Workbench的滚珠丝杠副有限元分析
基于ANSYS Workbench的滚珠丝杠副有限元分析摘要：基于ANSYS Workbench 进行优化的思路，将滚珠丝杠副简化处理后导入ANSYS Workbench 软件，建立其非线性接触模型，在对模型合理施加载荷和设置边界条件后，采用Static Structural 模块对滚珠丝杠副进行仿真分析，计算出滚珠、丝杠、螺母三个主要组成部分在工作过程中的应变、应力及轴向变形等。
分析表明，有限元计算结果与实际情况相近，为滚珠丝杠副的设计、优化和失效分析提供了参考依据和方法。
关键词：滚珠丝杠副；有限元；力学分析引言伴随着计算机辅助工程技术在工业应用领域的不断发展，国内外企业逐步将三维产品建模、数学优化设计方法、有限元分析相结合起来，搭建快速设计的数字化环境平台，已成为一种行而有效的产品开发技术。
滚珠丝杠副作为机械传动中重要的零部件，随着机械行业向高精度、高速度和高刚度的方向发展，对其动静态性能、结构设计方法等方面有了更高要求。
目前国内外开展了大量关于丝杠结构设计、性能分析的研究：黄桂芸提出了基于Pro / E 的滚珠丝杠螺母副的建模与装配方法，但其滚珠定位不准、所有滚珠变为整体模块；东南大学的战晓明利用 ADAMS 对滚珠进出反向装置的力学性能进行描述，但没有考虑摩擦因素；张瑞华基于 HyperMesh 对滚珠丝杠展开了参数化设计分析；宁怀明、赵万军等对丝杠进行了相应的模态分析；李凌丰等研究了滚珠丝杠的轴向变形情况，不足的是采用的模型过于简化，也不是针对装配体。
由此，本文以博特某型号滚珠丝杠副为例，基于SolidWorks2014软件完成模型的建模与装配，并采用 ANSYS Workbench 进行较为系统的有限元仿真，进而为滚珠丝杠副优化设计、性能分析提供参考方法。
1 滚珠丝杠副的建模与快速装配滚珠丝杠副主要由螺母、丝杠、滚珠、返向装置组成。
基于三维滚珠丝杠副的接触特性分析需求，结合G.GD系列滚珠丝杠副，采用SolidWorks软件创建系列螺母、丝杠和滚珠的模型。