ANSYS实例1-四边简支板模态分析命令流

复合材料四边简支板模态分析摘要：本文介绍了复合材料四边简支板的模态分析过程，介绍了ANSYS 复合材料结构分析的基本方法、步骤和过程，并介绍了单元类型的选择、建模及后处理等多方面的内容。

关键词：有限元；弹塑性；简支板；模态分析 Modal Analysis of Composite Material Plate with Four Simply Supported EdgesAbtract: This paper introduces the modal analysis process of composite material plate with four simply supported edges.This paper introduces the basic methods, steps and process of the ANSYS composite structure analysis , and introduces the unit type selection, modeling and post-processing and other aspects of content.Key Words: Finite element ；Elastic plastic ；Simply supported plate ；Modal analysis一、前言如图1所示的四边简支复合材料叠层方板，边长为8m,厚为0.04m,密度为2.163/cm g 。

叠层板共8层，铺层为[0/45/-45/90]s,单层厚度为0.005m ，各层材料属性和厚度均相同，其中26/1025m N E x ⨯= ，26/101m N E y ⨯=，25.0=xy υ，26/105.0m N G G xz xy ⨯==，26/102.0m N G yz ⨯=，试对其进行模态分析。

二、 基于图形界面(GUI)的交互式操作(step by step)过程如下2.1定义工作环境图1 四边简支复合材料叠层板示意图（1）直接启动ANSYS，进入ANSYS Multiphysics Utility Menu界面，利用File菜单下的Change Diretory、Change Jobname和Change Titile命令分别定义文件工作路径、文件名和文件标题。

2.2定义单元类型和材料属性（1）选择命令Main Menu→Preferences，在Individual discipline to show in the GUI栏中选中Structural复选框，过滤掉ANSYS GUI菜单中与结构分析无关的选项，单击OK按钮关闭该对话框。

（2）选择Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete命令，弹出Element Types对话框，单击Add按钮，弹出Library of Element types 对话框，在Library of Element types列表框中选择Solid→layered46单元，即SOLID46 element type options对话框，如图所示，保持默认设置。

单击OK按钮，弹出MoreSOLID46 element type options对话框，如图所示，保持默认设置，单击OK按钮关闭对话框，单击Close按钮关闭Element Types对话框。

（3）选择Main menu→Preprocessor→Material Props→Material Models命令，弹出Define Material Model Behavior对话框，在Material Models Available栏中依次展开Structrua→Linear →Elastic→orthotropic选项，弹出对话框，设置参数，单击OK按钮关闭该对话框。

在Material Models Available 栏中依次展开Structural→Density选项，弹出对话框，进行参数设置，单击OK按钮关闭该对话框。

在Define Material Model Behavior 对话框中选择Material→Exit命令，关闭该对话框。

（3）选择Main Menu→Preprocessor→Real Constants→Add/Edit/Delete命令，弹出Real Constants对话框，单击Add按钮，选择SOLIDE46单元，单击OK按钮，弹出对话框，设置实常数编号。

单击OK按钮，弹出对话框，设置铺层数及对称性，Number of layers为8,Layer Symmetry Key为1.单击OK按钮，返回Real Constants 对话框，单击Close 按钮结束实常数设置。

（4）选择ANSYS Toolbar→SA VE_D B命令，保存上述操作。

2.3创建几何模型（1）选择Main menu→Preprocessor→Modeling→Create→V olumes→Block→By Dimensions命令，弹出对话框，设置参数，单击OK按钮关闭该对话框。

（2）选择Utility Menu→PlotCtrls→View Setting→View Direction命令，弹出View Direction对话框，设置参数，单击OK按钮关闭该对话框，此时，ANSYS显示窗口显示如图2所示的生成块的结果。

图2 生成块的结果图3 网格划分结果（3）选择A NSYS Toolbar→SA命令，保存上述操作。

2.4划分网格(1)选择Main Menu→Preprocessor→Meshing→Mesh Attributes→Default Attribs命令，弹出Meshing Attributes对话框，采用默认设置，单击OK按钮关闭该对话框。

(2)选择Main Menu→Preprocessor→Meshing→Size Cntrls→ManualSize→Global→Size命令，弹出Global Element Sizes对话框，进行参数设置，单击OK按钮关闭该对话框。

(3)选择Main Menu→Preprocessor→Meshing→Size Cntrls→ManualSize→Lines→Picked Lines命令，弹出线段拾取对话框，选择块体的4条短边，单击OK按钮，弹出单元尺寸设置对话框，进行参数设置，单击OK按钮关闭该对话框。

(4)选择Main Menu→Preprocessor→Meshing→Mesh→V olumes→Mapped→4 to 6 sided命令，弹出Mesh V olumes拾取菜单，用鼠标在ANSYS显示窗口中选择块体，单击OK按钮关闭该对话框，网格划分结果如图3所示。

(5)选择ANSYS Toolbar→SA VE_DB命令，保存上述操作。

2.5加载求解(1)选择Main Menu→Solution→Analysis Type→New Analysis命令,弹出New Analysis对话框，选择分析类型为Modal,单击OK按钮关闭该对话框。

(2)选择Main Menu→Solution→Analysis Type→AnalysisOptions命令,弹出Modal Analysis对话框，进行参数设置。

单击OK按钮，弹出Block Lanczos Method对话框，采用默认设置,单击OK按钮关闭该对话框。

(3)选择Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Strutural→Displacement→On Nodes命令，弹出ApplyU,ROT on Nodes拾取菜单，拾取方式选择Box，选择块体X=-4处的所有节点，单击Apply按钮，弹出ApplyU,ROTon Nodes对话框。

在Lab2 DOFs to be constrained列表框中选择UY和UZ选项，单击Apply按钮。

按照该方法依次定义X=4处的约束为UY=0和UZ=0，Y=-4和Y=4处的约束为UX=0和UZ=0.定义完约束后的结果如图4所示。

(4)选择Main Menu→Solution→Load StepOpts→Out C trls→Solu Printout命令，弹出SolutionPrintoutControls对话框，保持默认设置，单击OK按钮关闭该对话框。

图4 定义约束后的结果(5)选择Main Menu→Solution→Solve→CurrentLS命令，弹出/STA TUS Command 和Solve Current Load Step对话框，单击OK按钮，ANSYS 开始求解计算。

(6)求解结束时，弹出Note对话框，单击close按钮关闭该对话框。

(7)选择ANSYS Toolbar→SA VE_DB命令，保存上述操作。

2.6查看求解结果(1)选择Main Menu→General Postproc→Results summary命令，查看求解结果摘要。

(2)选择Main Menu→General Postproc→Read Results→First Set命令，读入一阶模态求解结果。

选择Main Menu→General Postproc→Plot Results→Deformed Shape命令，弹出Plot Deformed Shape对话框，在KUND Item to be plotted 栏中选择Def+under edge 单选按钮，单击OK 按钮，ANSYS显示窗口将显示变形后的几何形状和未变形的轮廓，如图5所示。

(3)选择Main Menu→General Postproc→Plot Results→Contour Plot→Nodal Solu 命令，弹出对话框，在Item to be comtoured 列表框中依次展开Nodal Solution→DOF Solution→Diaplacement vector sum 选项，其余选项采用默认设置，单击OK 按钮，ANSYS 显示窗口将显示如图6所示的位移场分布等值线图。

(4)选择Main Menu→General Postproc→PlotCtrlsAnimate→Deformed Results 命令，弹出对话框，进行参数设置，单击OK 按钮，ANSYS 显示窗口将以动画方式显示一阶模态振型，单击close 按钮关闭动画显示。

(5)选择Main Menu→General Postproc→ReadResults→Next Set 命令可以读取下一模态求解结果数据，按照上诉方法可以查看相应的求解结果。