ansys谐响应分析

问题描述

本实例是对如下图所示的有预应力的吉他弦进行谐响应分析。形状均匀的吉他弦直径为d ，长为l 。在施加上拉伸力F1后紧绷在两个刚性支点间，用于调出C 音阶的E 音符。在弦的四分之一长度处以力F2弹击此弦，要求计算弦的一阶固有频率f1，并验证仅当弹击力的频率为弦的奇数阶固有频率时才会产生谐响应。

几何尺寸：l ＝710mm c ＝165mm d ＝0.254mm

材料特性：杨氏模量EX ＝1.9E5 Mpa ，泊松比PRXY ＝0.3，密度DENS ＝7.92E-9Tn/mm 3

。 载荷为：F1＝84N F2＝1N

取弹击力的频率范围为从0到2000Hz ，并求解频率间隔为2000/8＝250Hz 的所有解，以便观察在弦的前几阶固有频率处的响应，并用POST26时间－历程后处理器绘制出位移响应与频率的关系曲线。

一．选取菜单路径Utility Menu | File | Change Jobname ，将弹出Change Jobname (修改文件名)对话框，如图13.2所示。在Enter new jobname (输入新文件名)文本框中输入文字“CH13”，然后单击对话框中的ok 按钮，完成对本实例数据库文件名的修改。

选取菜单路径Main Menu | Preference ，将弹出Preference of GUI Filtering (菜单过滤参数选择)对话框，单击Structural(结构)选项使之被选中，以将菜单设置为与结构分析相关的选项。单击按钮，完成分析范畴的指定。

二.定义单元类型

1．选取菜单路径Main Menu | Preprocessor | Element Type | Add/Edit/Delete ，将弹出Element Types (单元类型定义)对话框。单击对话框中的按钮，将会弹出Library of Element Types (单元类型库)对话框

2．在图13.4所示的对话框左边的滚动框中单击“Structural Link ”，选择结构连接单元类型。接着在右边的滚动框中单击“2D Spar 1”,使其高亮度显示,选择2维弹性单元。单击对话框中的按钮，关闭单元类型库(Library of Element Types)对话框。

3．在Element Types (单元类型定义)对话框中的已定义单元类型列表框中将会列出定义的单元类型为：“Type 1 LINK1”。单击对话框中的按钮，关闭Element Types (单元类型定义)对话框，完成单元类型的定义。

三．定义材料性能和实常数

选取菜单路径Main Menu | Preprocessor | Material Props | Material Models ，2．依次双击Structural ， Linear ，Elastic 和Isotropic ，将弹出1号材料的弹性模量EX 和泊松比PRXY 的定义对话框。在EX 文本框中输入1.9E5，PRXY 文本框中输入0.3。定义材料的弹性模量为1.9E5Mpa ，泊松比为0.3。单击对话框中的ok 按钮，关闭对话框。接着双击Density ，

在DENS 文本框中输入7.92E-9，设定1号材料密度为7.92E-9Tn/mm 3

。单击ok 按钮，完成

对材料1的密度定义。

在Define Material Model Behavior (材料模型定义)对话框中，选取路径Material | Exit ，完成对材料模型的定义。选取菜单途径Main Menu | Preprocessor | Real Constants ，将会弹出Real Constants (实常数定义)对话框。单击对话框中的按钮，将弹出Element Type for Real Constants (定义实常数的单元类型)对话框。单击“Type 1 LINK1”使其高亮度显示，选择第一类单元LINK1。然后单击该对话框中的按钮，在对话框中的Cross-sectional area (横截面积)文本框中输入5.0671E-2，定义吉他弦的横截面积为：42d π＝5.0671E-2mm 2

。其余参数保持缺省。单击ok 按钮，关闭Real Constant Set Number 1,for LINK1 (为LINK1单元定义实常数的) 对话框。完成单元LINK1实常数的定义。在Real Constants (实常数定义)对话框的列表框中将会出现定义的实常数Set 1，单击ok 按钮，关闭对话框。

四．生成节点

1 创建节点1,31

2，创建节点1-31并生成弦单元

五．施加载荷与边界条件

1．选取菜单路径Main Menu | Solution | Define Loads | Apply | Structural | Displacement | On Nodes ，将会弹出拾取对话框。在ANSYS 图形输出窗口中单击节点1，然后单击拾取对话框中的按钮。

2．在对话框中的DOFS to be constrained (被约束的自由度)滚动框中，在所有自由度“All DOF ”上单击一次使其高亮度显示。单击对话框中的apply 按钮，关闭Apply U, ROT on Nodes (在节点上施加位移约束)对话框，完成对节点一的约束。拾取对话框将再次弹出。

3．在拾取对话框中，单击Box 单选按钮，将选取方式设置为框选。

4．在图形输出窗口中用选择框将节点2～31选中，然后单击拾取对话框中的ok按钮。5．在对话框中的DOFS to be constrained (被约束的自由度)滚动框中，在Y向位移“UY”上单击一次使其高亮度显示，然后在所有自由度“All DOF”上单击一次消除对它的选择。然后单击ok按钮，关闭对话框。

6．选取菜单路径Main Menu | Solution | Define Loads | Apply | Structural | Force/Moment | On Nodes，将会弹出拾取对话框。在图形输出窗口中，单击节点31。然后，单击拾取对话框中的ok按钮。

7．在对话框中的direction of force/moment (力/力矩的方向)滚动框中的“FX”上单击一次，选定它。

8．在real part of force/moment (力/力矩大小)文本框中输入84，定义施加载荷值为84N。单击对话框中的按钮，关闭对话框。

六．静力分析

1．单击菜单Main Menu Main Menu | Solution | New Analysis，选择Static选项，然后单击ok 2. 选取菜单路径Main Menu | Solution | Analysis Options，在Stress stiffness or prestress (应力刚度或预应力)下拉框中选择Prestress ON，打开预应力选项。点ok

3. 选择菜单路径Main Menu | Solution | Current LS，求解。