workbench径向应力的模态分析
ANSYSWorkbench梁壳结构谱分析（二）模态分析
ANSYSWorkbench梁壳结构谱分析（二）模态分析ANSYS Workbench梁壳结构谱分析（二）模态分析1 概述模态分析是动力学分析基础，如响应谱分析、随机振动分析、谐响应分析等都需要在模态分析基础上进行。
模态分析简而言之就是分析模型的固有特性，包括频率、振型等。
模态分析求解出来的频率为结构的固有频率，与外界的激励没有任何关系，不管有无外界激励，结构的固有频率都是客观存在的，它只与刚度和质量有关，质量增大，固有频率降低，刚度增大，固有频率增大。
一般情况，当外界的激励频率等于固有频率时，结构抵抗变形能力小，变形很大（产生共振原因）；当外界激励频率大于固有频率时，动刚度（动载荷力与位移之比）大，不容易变形；当外界激励频率小于固有频率时，动刚度主要表现为结构刚度；当外界激励频率为零时，动刚度等于静刚度。
2 模态分析该模型框架采用Beam188单元模拟，外表面采用Shell181单元模拟。
该结构的总重量为800kg，分析时将其他附件的质量均布在框架上。
边界条件为约束机柜与地面基础连接螺栓处的6个自由度（Remote Displacement）。
具体建模过程详见《ANSYS Workbench梁壳结构谱分析（一）梁壳建模》或点击下方阅读原文获取。
模态分析详细过程如下：（1）划分网格：单击【Mesh】，右键【Insert】=Sizing，设置【Scope】→【Geometry】=选取所有部件，【Definition】→【Type】→【Element Size】=20。
单击【Mesh】，右键【Generate Mesh】生成网格。
（2）边界条件：单击【Modal (B5)】，右键【Insert】→【Remote Displacement】，设置【Scope】→【Geometry】=分别选择框架4个立柱，并分别按照如下操作：【Definition】→【Define By】=Components，【X Component】=0mm，【YComponent】=0mm，【Z Component】=0mm，【X Remotion】=0°，【Y Remotion】=0°，【Z Remotion】=0°，其余默认。
ANSYS WORKBENCH 11.0模态分析
ANSYS WORKBENCH 11.0培训教程（DS）第五章模态分析概述•在本章节主要介绍如何在Design Simulation中进行模态分析. 在Design Simulation中, 进行一个模态分析类似于一个线性分析.–假定用户已经对第四章的线性静态结构分析有了一定的学习了解.•本节内容如下:–模态分析流程–预应力模态分析流程•本节所介绍的这些性能通常能适用于ANSYS DesignSpace Entra licenses及更高的lisenses.–在本节讨论的一些选项可能需要更多的高级lisenses, 需要时会相应的标示出来.–谐响应和非线性静态结构分析在本节将不进行讨论.模态分析基础•对于一个模态分析, 固有圆周频率ωi 和振型φi 都能从矩阵方程式里得到:在某些假设条件下的结果与分析相关:–[K] 和[M] 是常量:•假设为线弹性材料特性•使用小挠度理论, 不包含非线性特性•[C] 不存在, 因此不包含阻尼•{F} 不存在, 因此假设结构没有激励•根据物理方程, 结构可能不受约束(rigid-body modes present) ，或者部分/完全的被约束住•记住这些在Design Simulation 中进行模态分析的假设是非常重要的.[][](){}02=−ii M K φωA. 模态分析过程•模态分析过程和一个线性静态结构分析过程非常相似, 因此这里不再详细的介绍每一操作步骤. 下面这些步骤里面，黄色斜体字体部分是模态分析所特有的.–建模–设定材料属性–定义接触对(假如存在)–划分网格(可选择)–施加载荷(假如存在的话)–需要使用Frequency Finder 结果–设置Frequency Finder 选项–求解–查看结果…几何模型和质量点•类似于线性静态分析, 任何一种能被Design Simulation支持的几何模型都有可以使用：–实体、面体和线体•对于线体，只有振型和位移结果是可见的。
workbench计算应力的方法
workbench计算应力的方法
工作台是一种常见的机械加工工具，它能够帮助工匠们完成各种工作。
除了加工工具外，工作台还可以用于计算应力。
下面是一些计算应力的方法：
1. 确定工件的几何形状和大小，并测量其材料的物理性质。
2. 计算应力的公式是：σ = F / A，其中σ是应力，F是受力，A是受力面积。
根据这个公式，可以计算出工件上的应力值。
3. 当工件受到外力时，应力的分布可能不均匀，这时需要使用更复杂的计算方法，如有限元分析。
4. 有限元分析是一种计算机辅助工具，可以模拟工件在受力情况下的应力分布。
通过这种方法可以更准确地预测工件在不同条件下的承载能力和应力分布情况。
5. 进行应力计算时，需要特别注意工件受力的方向和大小，以及材料的强度和韧性等因素。
总之，工作台不仅是一种机械加工工具，还可以用于计算应力。
通过掌握一些基本方法和使用有限元分析工具，可以更好地了解工件在不同条件下的承载能力和应力分布情况，从而使工作更加高效和安全。
- 1 -。
Workbench 预应力模态分析
ANSYS Workbench 作业题目：预应力模态分析机械工程学院姓名：林静学号：1308020305指导教师：赵知辛Workbench 预应力模态分析哑铃静止在面时，受重力作用，利用作用在杆中部的拉力替代重力，对哑铃进行预应力模态分析1.选择分析模块在Custom system 选择 Pre-Stress Modal，双击出现右下界面2.双击Engineering Data添加材料，选择铝合金3.导入事先画好的几何模型右键单击Geometry ,出现Import Geometry,选择几何模型4.双击Model，启动Mechanical 程序单击Geometry 下的哑铃，在Assignment中添加材料打开后界面如下：6 .划分网格光标置于Mesh上，在Relevance Center中选择Medium,双击Mesh，开始划分网格网格划分结果如下：7.在Static Structural 中添加约束和预应力光标置于Static Structural上，在菜单栏Support设定约束和在Loads中加载预应力，如下所示：7.此时树形结构modal中会有pre-stress ，来自于static structural （即上述结构中所加载的）8.预应力求解光标置于Static Structural下的Solution上，在菜单栏的Stress和Deformation中添加求解Equivalent Stress和Total Deformation，单击菜单栏中Solve,进行求解，结果如下：9.模态求解光标置于Modal下的Solution上，右键单击，选中solve,进行求解,界面如下：9.求解后在Graph中右键单击选择Select All,再次单击右键C reate Modal Shape Results ，在树形结构后下会出现Solution Information11.右键单击Modal下的Solution，选择Evaluate All Results,求解界面如下：12.查看各项模态分析结果逐个单击各项Total Deformation,显示各项模态图，如下（1）一阶模态（2）二阶模态（3）三阶模态（4）四阶模态（5）五阶模态(6)六阶模态（资料素材和资料部分来自网络，供参考。
workbench应力奇异点 子模型法
workbench应力奇异点子模型法摘要：1.引言2.workbench 简介3.应力奇异点的概念4.子模型法的原理5.子模型法在workbench 中的应用6.结论正文：1.引言在工程领域中，有限元分析是一种重要的数值模拟方法，用于解决复杂的三维应力、应变和温度分布问题。
然而，在某些情况下，传统的有限元方法可能无法有效地捕捉结构中的应力奇异点。
为了解决这一问题，本文将介绍一种基于子模型法的workbench 应力奇异点分析方法。
2.workbench 简介workbench 是一款强大的有限元分析软件，用户可以通过其友好的界面轻松地建立、分析和可视化有限元模型。
workbench 提供了丰富的分析功能，包括线性和非线性结构分析、热传导分析、热膨胀分析等。
3.应力奇异点的概念应力奇异点是指在结构中应力分布出现极值或不连续的点。
在实际工程中，应力奇异点通常与结构的薄弱环节、疲劳破坏和失效模式等现象密切相关。
因此，准确地识别和分析应力奇异点对于评估结构的安全性和可靠性具有重要意义。
4.子模型法的原理子模型法是一种基于有限元分析的应力奇异点识别方法。
其主要思想是将结构划分为多个子区域，然后在每个子区域内进行应力分析。
通过比较不同子区域之间的应力响应，可以确定应力奇异点的位置和分布。
子模型法的优点在于它能够有效地降低计算复杂度，提高分析效率。
5.子模型法在workbench 中的应用在workbench 中，用户可以利用子模型法进行应力奇异点分析。
具体操作步骤如下：a) 建立有限元模型：首先，用户需要创建一个包含结构的几何模型，并为其定义材料属性。
b) 划分子模型：接下来，用户需要将结构划分为多个子区域，以便在每个子区域内进行应力分析。
c) 设定边界条件：为了进行有限元分析，用户需要为模型定义边界条件，包括固定约束、转动约束和加载条件等。
d) 运行分析：在完成模型设置后，用户可以启动分析作业，workbench 将自动计算每个子区域内的应力分布。
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。
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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… 分析类型Training Manual •从Workbench的工具栏中选择“Modal”指定模型的分析类型。
•在Analysis Settings中:–提取的模态阶数：1到200（默认的是6）。
–指定频率变化的范围（默认的是0到1e+08Hz）。
基于ANSYS Workbench 的不同形式压力容器封头的应力分析
河南科技 Henan Science and Technology
工业技术
基于 ANSYS Workbench 的不同形式 压力容器封头的应力分析
邵海磊 郭海伟
（郑州四维新材料技术研究院有限公司，河南 郑州 450000）
摘 要：本文运用 ANSYS Workbench 有限元分析软件对储氢罐压力容器在单位压力（1MPa）下的应力状态进
由图 5 可以看出，径向应力在筒身部分几乎保持不 变，封头部分出现应力集中现象。随着椭圆半轴的增加， 封头呈球形时，筒体部分的径向应力保持不变，椭圆封头 上接近筒身的连接点处的径向应力逐渐减小，并且在封 头为球形时，封头与筒身的径向应力相等。随着椭圆半 轴的长度大于筒身半径，封头部分的径向应力又开始逐 渐变大。
由图 6 可以看出，内壁上切向应力的分布呈“W”形， 切向应力在筒身部分基本保持不变，在与封头的接触处 逐渐减小，过了连接点后快速增加，然后急剧下降，再趋 于稳定，在连接点处存在应力集中现象。随着椭圆半轴 的增大，应力集中现象逐渐减小，在身与封头上的切向应 力分布也越均匀。
Abstract: This paperused ANSYS Workbench finite element analysis software to analyze the stress state of hydrogen storage tank pressure vessel under unit pressure (1MPa), and obtainedthe stress distribution on the inner wall of the cylinder and the head under elliptical head and spherical head. At the same time, the radial, tangential and circumfer⁃ ential stresses of the elliptical head pressure vessels with different half-axis lengths were calculated, and compared with the stress distribution of the spherical head, the form of the head with good stress distribution was obtained. Keywords: pressure vessel；dish head；stress analysis；ANSYS Workbench
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Workbench-Simulation Dynamics
•
从“ WorkBench Project Launcher ”点击“ Simulation”。
–
•
如果进入“Simulation” ，点击 >File>New
基于培训，可以点击 “No: do not save any items”
20
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Inventory #002406 WS4-10
. . . Workshop 4 – 结果
Workshop Supplement
Workbench-Simulation Dynamics
•
点击 “ >Geometry>From File… ”，从相应文件夹中打开几何模 型文件 Disc3d_inch.agdb
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Inventory #002406 WS4-3
Workbench-Simulation Dynamics
• 目的在于分析穿孔铝圆盘的前10阶自然频率和振型. • 假设圆盘在中孔被固定约束. • 存在预应力效应，该预应力是在外圈施加500psi的径 向压力.
– 预应力可能增大或者减小自然频率.
• 比如; – 如果钢琴线的预张力增大，则固有频率增大. – 如果在欧拉柱的压缩载荷增加了，则其固有频率将会降 低.
•
当求解完毕，查看每一阶频率对应的模态振型.
19. 在目录树中点击“Modal Solution”. 在“Tabular Data”左键单击顶部， 然后点击右键选择 “Create Mode Shape Results”
– 这样就会自动插入所有求解模态的”Total Deformation”
19
20. 在Solution 分支，右键选择 “>Evaluate all Results”.
18. 求解.
工具栏按钮: >Solve RMB >Solve may only solve this object and not evaluate objects elsewhere in the Outline Tree
•
注意: 点击工具条的求解，将会求解所有 的分支。 如果我们只希望求解一个分支的话，点击 相应的分支进行求解即可。
Inventory #002406 WS4-7
Workshop 4 – 模态求解
Workshop Supplement
Workbench-Simulation Dynamics
•
校核模பைடு நூலகம்分析设置的细节
15. 在“ Initial Conditions”的Details窗口中,将“initial condition environment”设置成 “Static Structural” 16. 在“Analysis Settings”的Details中, 确认提取10阶模态.
11
13. 旋转模型,按住<CTRL>，左键选择如图所示的10 个面.
1. 在Details中，点击 “Apply”.
12
<CTRL>
14. 在压力幅值中输入：500.
13
14
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Workshop 4 – 环境
Workshop Supplement
Workbench-Simulation Dynamics
11. 现在施加 500 psi 的压力. 在“Static Structural”分 支，选择>Insert>Load>Pressure 12. 选择面选模式，选择外面的10个面.
21. 查看模态分析结果
– – 从Timeline窗口动画显示模态结果
• 在动画进行过程当中，可以旋转模型. ______Hz. _______Hz.
注意: 最高阶和最低阶自然模态:
21
22. 矢量图显示结果.
22
如果时间允许的话，记住现在的频率，然 后减小压力至0.00001psi，重新求解，比 较固有频率是上升还是下降了？
•
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Workshop 4 – 结果
Workshop Supplement
Workbench-Simulation Dynamics
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17. 调整 “Output Controls” 为
1. 2. Calculate Stress “Yes” Calculate Strain “Yes”
17
15
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预应力模态分析 径向加载圆盘
Workshop 4
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Workshop 4 – 目的
Workshop Supplement
Workshop 4 – 前处理
Workshop Supplement
Workbench-Simulation Dynamics
•
前处理的第一步是指定部件的材料 为铝合金. 在目录中，选择部件part1 在“Material”, 点击下拉菜单，选择 >Import，然后从Workbench材料 列表中选择为 “Aluminum Alloy”.
Constrained Bore Perimeter Pre-Stress
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Workshop 4 – 起始页
“Units > U.S. Customary (in, lbm, lbf…)
2. 3.
4. 5.
1 2
4 5
3
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Inventory #002406 WS4-4
Inventory #002406 WS4-8
Workshop 4 – 模态求解
Workshop Supplement
Workbench-Simulation Dynamics
• •
当所有的分支准备完毕，即可求解. 经过最后的校核，所有的分支的符号必须 是下面的一种：
– – (准备好) (完成)
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6. 7.
6
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Workshop 4 – 环境
Workshop Supplement
Workbench-Simulation Dynamics
Workshop 4 – 设置
Workshop Supplement
Workbench-Simulation Dynamics
1.
当几何导入之后，在“Map of Analysis Types”中选择“Static Structural” . 同时选择 “Modal” 在“Number of Modes to Solve”中输入 10. 单击 OK 选择单位系统为：
8.
约束圆盘的中孔. 在 Static Structural分支，选择 >Insert>Fixed Support.
8
9. 选择面选模式
10. 旋转模型,按住<CTRL>，左键选择如图所示的10个面.
1. 在Details中，点击 “Apply”.
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<CTRL>
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