基于ANSYS Workbench的滚动丝杠模态分析
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。
基于ANSYS Workbench下曲轴的模态分析
引言在现代汽车发动机中,曲轴是最重要转动部件之一。
它不仅连接连杆等部件，也承受着复杂，交变的冲击载荷。
现代汽车的快速发展，对发动机的振动和控制噪声要求越来越高[1]。
通过经典的力学设计方法，很难适应现代发动机曲轴的性能要求。
本文对某款四缸发动机中曲轴进行建模，再利用ANSYS WorkBench 软件对曲轴进行模态分析。
以下为曲轴的参数：一、曲轴的模态分析(一)三维模型的建立与简化利用UG 软件高效的建模，对四缸发动机的曲轴进行三维造型。
完成曲轴的实体造型之后，通过ANSYS Workbench 与三维软件的接口，输出STP 实体文件的格式，导入到ANSYS Workbench 下。
曲轴的结构相对来说比较复杂，存在很多工艺孔，工艺角，安装定位孔和油道。
如果在进行有限元模型建立的时候，考虑这些细微之处，则会使得有限元模型的网格非常的粗糙，导致计算精度的降低。
在这里对曲轴进行合理的几何处理是完全有必要的。
所以对曲轴中的工艺孔，工艺角及油道，进行几何清理。
利用UG 软件的同步建模命令中删除面命令对曲轴的实体模型进行几何清理。
如图所示1曲轴简化后的三维模型[2]。
(二)曲轴网格的处理在UG 软件当中进行了特征清理之后，导出曲轴格式为STP203的格式。
利用ANSYS Workbench 中提供的几何接口，导入UG 输出的STP 格式下的曲轴。
综合考虑在有限元软件中，六面体网格的质量，计算精度和计算结果的正确性是远大于四面体网格。
所以在ANSYS Workbench ，采用六面体网格进行研究。
如图2所示曲轴的有限元模型。
收稿日期:2018-02-15基金项目:安徽省自然科学基金重点项目《网络化制造的服务描述及服务查询技术研究》(KJ2016A541)。
作者简介:胡斌(1989-),男,江苏镇江人,滁州职业技术学院教师,硕士研究生,从事机械CAD/CAE 与信息集成研究。
基于ANSYS Workbench 下曲轴的模态分析胡斌，疏剑，贾会星，龚厚仙（滁州职业技术学院，安徽滁州239000）摘要:曲轴的振动，对发动机的噪声有着显著的影响。
基于ANSYSWORKBENCH的颗粒机机架的模态分析
http : ZZ HD.chinaj ou rna.l n et .cn E m ai:l ZZHD @chai n aj ou rna.l n et .cn 机械制造与自动化作者简介:张元通(1974 ),男,江苏洪泽人,中学一级教师,硕士,研究方向为机械制造。
基于ANS YSWORKBE NC H 的颗粒机机架的模态分析张元通(洪泽县职教中心,江苏洪泽223100)摘 要:颗粒机机架的模态分析对于减少颗粒机的振动,防止颗粒机产生共振具有重要意义,利用AN SYS 软件对颗粒机机架进行了模态分析,得到了颗粒机机架的固有频率和振型云图,为颗粒机的进一步分析打下了基础。
关键词:颗粒机;AN S Y S ;模态分析中图分类号:TH 12;TP39 文献标志码:A 文章编号:1671 5276(2011)02 0110 03M odal Analysis of Fra m e for G ranulationM achine Based on ANS YSW orkbenchZHANG Y uan tong(H ong ze V o ca ti ona l Educati on Center H ong ze 223100,Chi na)Abstrac t :Th em oda l anal ys i s of the fra m e of granu l ation m ach i ne has i m portant sign ificance to redu ce t he vi b ration ofm ach i ne .Th is pap er usesANSYS soft w are to carry ou t t he m od al an al ysis of t h e fra m e of granu l ation m ach i n e ,gets t he nat u ral frequ ency ofm ach i ne fra m e and v i brati on m ode i m age and l ays t h e foundations for t h e furt her analys i s of t he m ach i ne .K ey word s :granu l ati on m ach i ne ;ANSYS ;m ode ana l ysis0 前言颗粒机机架是颗粒机的基本框架,承受着复杂的外力作用,颗粒机设计完成后,为保证颗粒机在运行时能够有较好的性能,避免颗粒机在运行时受外界力作用产生共振,造成对机器的破坏,有必要对颗粒机的机架进行模态分析。
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
基于ANSYS Workbench精密轴系摩擦力矩测量仪水平轴系的模态分析
基于ANSYS Workbench精密轴系摩擦力矩测量仪水平轴系的模态分析姜昱婵1，李晓舟2，王晶东，于化东，许金凯，鲁健（1.长春理工大学机电工程学院. 吉林长春,130022，（2.长春理工大学机电工程学院. 吉林长春,130022）摘要：本文以精密轴系摩擦力矩测量仪水平轴系为研究对象，采用CATIA进行三维实体建模，并将模型导入到ANSYS Workbench中，对水平轴系上的扭矩传感器和用联轴器相连接的扭矩电机进行静力学分析，得到扭矩传感器和扭矩电机的等效应力图和位移图，再分别对其进行模态分析，并获得水平轴扭矩传感器和扭矩电机的前六阶固有频率及振型，通过分析，得出结论，该水平轴系不会发生共振，为今后精密轴系摩擦力矩测量仪的结构优化设计提供了良好的理论依据。
关键词：精密轴系；摩擦力矩；水平轴系；ANSYS Workbench ；静力学分析；模态分析中图分类号：TH-3 TH13.O325文献标识码：A文章编号：（编辑部制作）Modal Analysis of the Horizontal Shaft of The Measuring Instruments of Friction Torque of Precision Shaft Based on ANSYS WorkbenchYuchan Jiang1, Xiaozhou Li2(1.Department of Electrical Engineering College.Changchun University of Science and Technology, Changchun, 130022, China,(2.Department of Electrical Engineering College.Changchun University of Science and Technology, Changchun, 130022,China) Abstract:The paper takes the horizontal shaft of the Measuring Instruments of Friction Torque of Precision Shaft as the research object.The three dimensional model is established by using CATIA,and then imported to the ANSYS Workbench .Taking statistic analysis on the torque sensor and the torque motor which is connected with the sensor on the common horizontal shaft respectively by using the software of ANSYS Workbench.The equivalent effect and displacement diagram can be obtained,then taking the modal analysis respectively in order to get the the first six order natural frequency and vibration mode of the torque sensor and the torque motor.Through the analysis .The conclusion comes to that the resonance of the horizontal shaft can not occur.The result provides a better theoretical basis on the stucture optimization of the Measuring Instruments of Friction Torque of Precision Shaft.Keywords: Precision Shaft ; Friction Torque; Horizontal Shaft ; ANSYS Workbench ; Statistic Analysis; Modal Analysis引言精密轴系摩擦力矩测量仪是用于测量轴系的摩擦力矩，故测量仪的水平轴系的动静态特性直接影响其测量仪器的精度、稳定性以及可靠性。
基于ANSYS WORKBENCH轴承的模态分析
基于ANSYS WORKBENCH轴承的模态分析1有限元模型的建立利用proe软件进行建模，可以从原件库里面直接调用，也可以重新建模，建模无需建立装配模型，只需要在单体零件中直接建立轴承内外圈和球体，选择不合并实体，从而形成多实体的单体零件。
轴承元件之间的间隙可以消除。
•三维模型的建立三维模型的建立是数值模拟分析中重要、关键的环节。
UG软件能够方便地建立复杂的三维模型，企业提供的初始的轴承三维模型主体钢结构是由不同厚度的钢板焊接而成，模型钢板之间存在较多的焊缝，导致模型存在不同大小的间隙，给后继有限元分析带来困难，而且模型结构复杂，且为三维实体，建立有限元模型的过程中，要在符合结构力学特性的前提下建立模型，有必要对结构做合理的简化。
其主要简化说明如下：（1）.忽略零件中一些微小特征。
螺栓孔、倒圆角等一些微小的结构对结果准确性的影响很小，所以建模时不考虑这些微小几何图元；（2）.所有焊接位置不允许出现裂缝、虚焊等工艺缺陷，认为在焊接位置材料是连续的，直接填充间隙；（3）.轴承模型附件品种繁多，形状复杂，且对机架的刚度和强度影响不大，在计算模型中只要考虑其自重即可，例如料斗、辊子、走台、链板等其它辅助设备。
•材料属性结构用钢均采用Q235碳素结构钢材，Q235的弹性模量E=2.1e11N/m2，密度7830kg/m3，剪切模量为81000MPa，泊松比为0.3，模型材料为各向同性。
表1 材料Q235许用应力一览表: MPa (N/mm2)Tab.1 List of Material Q235 Allowable stress: MPa (N/mm2)40<t≤100215 143 83 162 93 179 103•网格划分有限元网格数目过少，容易产生畸变，并影响计算精度；而数目过大，不仅对提高精度作用不大，反而大大增加了计算工作量[2]。
因此网格划分前对模型进行了体切割与粘接布尔用算，再采用自由划分方式，以满足计算精度与控制计算量的要求。
锥齿轮升降机滚珠丝杠的模态分析
在 无 阻 尼 系 统 中 ，结 构 的 振 动 方 程 为 ：
［Ｍ ］｛Ｕ”｝＋［Ｋ］｛ｌｌ｝＝｛０｝
（１）
式 中 ：［ ］为 质 量 矩 阵 ；［Ｋ］为 刚 度 矩 阵 ，包 括 预 应 力 效
应 带 来 的 附 加 刚 度 ；｛ｕ”｝为 节 点 加 速 度 向 量 ；｛ｕ｝为 节
锥 齿 轮 升 降 机 滚 珠 丝 杠 的 模 态 分 析
口 梁 顺可 华南理 工 大学 广 州学院 机 械 工程 学院 广 州 ５１０８００
摘 要 ：应 用 ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ软 件 建 立 了锥 齿轮 升 降机 滚 珠 丝杠 的 三 维模 型 ．并 应 用 ＡＮＳＹＳ特 征 方 程 ：
ＩＩＯ）１２ ＥＭ ］＋［ ］Ｉ＝０
（４）
通 过 式 （４）可 以 求 出 第 ｉ阶 自 由 振 动 频 率 ∞ ，从 而
求 出第 ｉ阶 模 态 形 状 的 特 征 向量 ｛ ｝。
３ 滚珠丝杠有 限元建模
应 用 ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ对 滚 珠 丝 杠 进 行 三 维 建 模 ． 然 后
ｅｌｅｖａｔｏｒ．Ｔｈｅ ＡＮＳＹＳ ｓｏｆｔｗａ ｒ ｅ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｃａｒｒｙ ｏｕｔ ｔｈｅ ｍｏｄａｌ ａｎａ ｌｙｓｉｓ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｆ ｉｒｓｔ ｓｉｘ－ｏｒｄｅｒ
ｎａｔｕｒａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｌｌ ｌｅａｄ——ｓｃｒｅｗ ｉｎ ａｎ ａｔｔｅｍｐｔ ｔｏ ａｖｏｉｄ ｔｈｅ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｅｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｂｅｖｅｌ ｇｅａ ｒ
点 位 移 向 量 。
对 于 线 性 系 统 而 言 ．自 由 振 动 满 足 方 程 ：
｛ｕ｝＝｛ｐ ｝ＣＯＳ（￣ ）
ansys workbench中motion模块
Ansys Workbench中Motion模块是Ansys Mechanical的一部分，专门用于分析和模拟运动学和动力学系统。
Motion模块提供了丰富的功能和工具，可以用于多种应用领域，包括汽车工程、航空航天、机械设计等。
本文将介绍Ansys Workbench中Motion模块的基本概念、功能特点以及使用方法，帮助读者更好地了解和运用该模块。
1. 概述Ansys Workbench是一款集成式的仿真评台，Motion模块是Ansys Mechanical中的一个重要组成部分。
该模块通过集成多体动力学分析（MBD）和有限元分析（FEA）的功能，可以实现对复杂机械系统的全面仿真和分析。
Motion模块支持多种运动类型的模拟，包括平动、转动、滑动、转子动力学等。
2. 功能特点（1）多体动力学分析：Motion模块支持用户建立复杂的多体动力学模型，包括刚体、弹簧、阻尼器等组件，实现对系统运动学和动力学性能的详尽分析。
（2）多种约束和驱动方式：用户可以通过Motion模块实现对系统的多种约束和驱动方式的模拟，包括铰链、滑块、齿轮等，以及电机、液压缸等驱动装置。
（3）多种加载和边界条件：Motion模块支持对系统施加多种加载和边界条件，包括力、力矩、压力、温度等，满足复杂系统仿真分析的需求。
3. 使用方法（1）建立模型：用户可以通过Ansys Mechanical界面快速建立运动学和动力学模型，选择适当的模型方案、运动类型以及约束和加载条件。
（2）设定分析类型：用户可以选择合适的分析类型，包括静态分析、动态分析、模态分析等，根据实际需求设定分析参数和求解器选项。
（3）进行仿真分析：用户可以通过Motion模块进行仿真分析，获取系统的位移、速度、加速度等动态性能参数，评估系统的运行稳定性和安全性。
4. 应用领域Ansys Workbench中Motion模块广泛应用于多个行业领域，包括汽车工程、航空航天、机械设计等。
ansys模态分析及详细过程
压电变换器的自振频率分析及详细过程1.模态分析的定义及其应用模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性固有频率和振型;即结构的固有频率和振型;它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数..同时;也可以作为其它动力学分析问题的起点;例如瞬态动力学分析、谐响应分析和谱分析;其中模态分析也是进行谱分析或模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程..ANSYS的模态分析可以对有预应力的结构进行模态分析和循环对称结构模态分析..前者有旋转的涡轮叶片等的模态分析;后者则允许在建立一部分循环对称结构的模型来完成对整个结构的模态分析..ANSYS提供的模态提取方法有:子空间法subspace、分块法block lancets;缩减法reduced/householder、动态提取法power dynamics、非对称法unsymmetric;阻尼法damped; QR阻尼法QR damped等;大多数分析都可使用子空间法、分块法、缩减法..ANSYS的模态分析是线形分析;任何非线性特性;例如塑性、接触单元等;即使被定义了也将被忽略..2.模态分析操作过程一个典型的模态分析过程主要包括建模、模态求解、扩展模态以及观察结果四个步骤..1.建模模态分析的建模过程与其他分析类型的建模过程是类似的;主要包括定义单元类型、单元实常数、材料性质、建立几何模型以及划分有限元网格等基本步骤..2.施加载荷和求解包括指定分析类型、指定分析选项、施加约束、设置载荷选项;并进行固有频率的求解等..指定分析类型;Main Menu- Solution-Analysis Type-New Analysis;选择Modal..指定分析选项;Main Menu-Solution-Analysis Type-Analysis Options;选择MODOPT 模态提取方法〕;设置模态提取数量MXPAND.定义主自由度;仅缩减法使用..施加约束;Main Menu-Solution-Define Loads-Apply-Structural-Displacement..求解;Main Menu-Solution-Solve-Current LS..3.扩展模态如果要在POSTI中观察结果;必须先扩展模态;即将振型写入结果文件..过程包括重新进入求解器、激话扩展处理及其选项、指定载荷步选项、扩展处理等..激活扩展处理及其选项;Main Menu-Solution-Load Step Opts-Expansionpass-Single Expand-Expand modes..指定载荷步选项..扩展处理;Main Menu-solution-Solve-Current LS..注意:扩展模态可以如前述办法单独进行;也可以在施加载荷和求解阶段同时进行..本例即采用了后面的方法4.查看结果模态分析的结果包括结构的频率、振型、相对应力和力等所有图片大小可以自己调节实例1.在开始菜单中启动Mechanical APDL Product launcher;如图1所示其中Working Directory代表你的工作路径;也就是所有ansys的生成文件都存在这个文件加下..而job Name 就代表你所做实例的名字;实例中我们将目录设为F盘;工作名设为model2.最后点击run运行进入ansys界面..如图2所示..图22.定义单元类型拾取菜单Main M--Preprocessor-Element Type-Add/Edit/Delete;如图3所示..然后单击;图3然后单击add按钮..如图4所示;单击ok ;选择solid5单元;这样就完成了对单元的选择..然后再单击图3中的close按钮..图43.定义材料属性拾取菜单Main Menu-Preprocessor--Material Props-Material Models.弹出对话框;如图5所示..定义相对介电常数..在右侧列表中依次双击"electromagnetic";"relative permittivity"; "orthotropic".输入相关参数..图5在右侧再点击Density;如图6所示..定义材料的密度..密度为7500;单击ok..图6在右侧在依次点击“Piezoelectrics”“Piezoelectric matrix”定义压电应力矩阵;如图7所示..输入相关参数..单击ok..图7在右侧列表中依次双击"Structural"; "Linear"; "Elastic"; "Anisotropic"如图8所示;定义各向异性弹性矩阵设置;输入参数;单击ok..图8点击Material-Exit完成对材料的定义..4.建模选取菜单Parameters-Scalar Parameters 在selection中输入L=10E-3然后点击accept;再输入h=20e-3;点击accept;按照相同的步骤输入;w=10e-3;a3=1000.如图9所示..图9点击close..拾取菜单Main Menu - Preprocessor – Modeling-Create- Keypoints-In Active CS 弹出对话框;如图10所示;输入1;创建关键点1;坐标为0;0;0.点击apply..图10再输入如图11所示图11点击apply..输入图12所示..图12图13建立四个关键点..复制关键点选取modeling-copy-keypoints 弹出选框;如图14所示..点击pickall弹出图15所示的选框;输入参数;单击ok..复制一份;向z轴偏移距离为H..图14 图15改变视角选取plotctrls-pan zoom rotate-iso 然后点击close是原始坐标系不显示选取plotctrls-windows controls-windows options 如图16所示选取no shown 点击ok..图16创建直线Main Menu - Preprocessor – Modeling-Create- line-line-straight line 选取点1和5;点击ok..划分直线网格;分为4份..Main Menu – Preprocessor-meshing-size cntrls-manual size-line-all lines;如图17所示;点击ok..图17通过关键点创建面;Main Menu - Preprocessor – Modeling-Create-areas-arbitrary-through kps 弹出选框;选取点1;2;3;4..通过面拉伸体;Main Menu - Preprocessor – Modeling-operate-extrude-areas-along lines 弹出选框;选取刚才那个形成的面;单击ok;然后再选取前面我们建立的线;点击ok;形成的体如图18所示..图185.网格划分显示线号 plotctrls-numbering line numbers前打钩..点击ok..图19所示图19显示线 plot-lines选取meshing-mesh tool 如图20所示..选取line后边的set 弹出选框;选取线11.和13;单击ok;弹出如21所示;输入2;单击ok..划分为两部分..图20 图21选取 hex ;mapped;点击mesh tool 中的mesh弹出选框;选取体;单击ok..如图22所示..图226.施加约束选取节点 select-entities 弹出如图23所示的对话框;点击ok..图23拾取菜单Main Menu--Solution-Define Loads-Apply-Structural-Displacement-symmetry b.c-on nodes 弹出图24选框;单击ok..图24同理约束y轴;将图24中改为y轴;单击ok..7.分析类型拾取菜单Main Menu-Solution-Analysis Type-New Analysis..弹出对话框;选择"Type of Analysis"为"Modal";单击"OK"按钮..8.指定分析选项拾取菜单Main Menu-Solution-Analysis Type-Analysis Options..弹出对话框;在"No. of modes to extract"文本框中输入10.扩展模态数为10如图25所示;单击ok..图25频率范围50000到150000;图26所示;单击ok..图26约束z=0和z=h的面的节点电压为0.选取节点 select-entities 弹出如图27所示的对话框;点击ok..图27 图29拾取菜单Main Menu--Solution-Define Loads-Apply-electric-boundary-voltage-on node如图28所示;单击ok..图28同理定义z=h;电压为0.如图29.所示施加约束时;先选取该面上的节点;然后直接施加就是该面的约束..在每一步施加约束时;我们都先选择该面上的节点后再施加..图23;27;29都是选择相应面上的节点..然后是假载荷;不然施加的是全部节点..9.求解拾取菜单Main Menu-Solution-Solve-Current LS..单击“Solve Current Load Step”对话框的“OK”按钮..出现“Solution is done”提示时;求解结束;即可查看结果了..10列表固有频率拾取菜单Main Me-General Postproc-Results Summary..弹出窗口;列表中显示了模型的前10率;可以看出结果虽然存在一定的误差;但与解析解是基本符合的..查看完毕后;关闭该窗口..11. 拾取菜单Main Menu-General Postproc-Read Results-First Set12.用动画观察模型的一阶模态拾取菜单Utility Menu-PlotCtrls-Animate-Mode Shape..弹出对话框;单击“OK”按钮..观察完毕;单击“Animation Controller”对话框的"close"按钮13.观察其余各阶模态拾取菜单Main Menu-General Postproc-Read Results-Next Set.依次将其余各阶模态的结果读入;然后重复步骤1观察完模型的各阶模态后;请读者自行分析频率结果产生误差的原因;并改进以上分析过程..图30图30为各阶自振频率图31图31为1阶振型总结;再施加约束时;仅仅是几个面;如果忽略图23;27;29这几个过程;那结果可想而知..如果出错;仔细检查;你添加的边界约束是否正确;重复修改;结果就是这个..我只是把别人的例子详细的做了一遍..比较适合初学者..。
ansys模态分析及详细过程
压电变换器的自振频率分析及详细过程1.模态分析的定义及其应用模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性(固有频率和振型)，即结构的固有频率和振型，它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数。
同时，也可以作为其它动力学分析问题的起点，例如瞬态动力学分析、谐响应分析和谱分析，其中模态分析也是进行谱分析或模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程。
ANSYS的模态分析可以对有预应力的结构进行模态分析和循环对称结构模态分析。
前者有旋转的涡轮叶片等的模态分析，后者则允许在建立一部分循环对称结构的模型来完成对整个结构的模态分析。
ANSYS提供的模态提取方法有:子空间法(subspace)、分块法(block lancets),缩减法(reduced/householder)、动态提取法(power dynamics)、非对称法(unsymmetric),阻尼法(damped), QR阻尼法(QR damped)等，大多数分析都可使用子空间法、分块法、缩减法。
ANSYS的模态分析是线形分析，任何非线性特性，例如塑性、接触单元等，即使被定义了也将被忽略。
2.模态分析操作过程一个典型的模态分析过程主要包括建模、模态求解、扩展模态以及观察结果四个步骤。
(1).建模模态分析的建模过程与其他分析类型的建模过程是类似的，主要包括定义单元类型、单元实常数、材料性质、建立几何模型以及划分有限元网格等基本步骤。
(2).施加载荷和求解包括指定分析类型、指定分析选项、施加约束、设置载荷选项，并进行固有频率的求解等。
指定分析类型，Main Menu- Solution-Analysis Type-New Analysis,选择Modal。
指定分析选项，Main Menu-Solution-Analysis Type-Analysis Options，选择MODOPT(模态提取方法〕，设置模态提取数量MXPAND.定义主自由度，仅缩减法使用。
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基于ANSYS Workbench的滚动丝杠模态分析[摘要]运用ANSYS分析软件对数控机床纵、横向进给滚动丝杠进行模态分
析，得出了比较精确直观的结论，验证了数控机床关键传动装置结构设计的合理性。
【关键词】ANSYS；滚动丝杠；模态分析
数控机床的滚珠丝杠支承方式与其传动精度和刚度有很大关系，本文运用ANSYS Workbench进行模态分析，比较某数控机床纵向进给丝杠（型号ZD5010-4P7×2220×2435）和横向丝杠（型号ZD3205-4P7×604×740），在不同支承约束条件下的固有频率和振型，并进行仿真模拟，验证了工艺方案的可行性。
一、有限元模型建立
运用UG NX6创建纵、横向进给丝杠，为了减小工作计算量，故在对精度影响不大的前提下对模型做了适当简化，去除了螺纹和键槽等一些细节信息，将模型导入ANSYS Workbench 13。
定义材料属性、实常数和材料单元类型属性等。
丝杠的材料选用Gr15，故可以通过查表得到所需要的各种参数，具体的参数值分别为：弹性模量2l0GPa，泊松比0.3，密度7850kg／m3，硬度(HRC) 62～64，热膨胀系数12.4×10-6℃，热导率41.87～50.24W/(m·k)。
划分网格要注意网格的密度，不能太密，否则会导致计算机计算量迅速增加，严重的可能会导致计算不能进行。
同时网格密度也不能太稀疏，否则得不到比较精确的求解。
本次分析采用多域法网格划分。
设定Manual Source，Relevance60，Relevance Center Medium；短、长丝杠的Edge Sizing值为24和32，Element size 值为5mm和10mm。
短丝杠共划分生成实体单元数目50919个，节点11248个；长丝杠共划分生成实体单元数目190687个，节点44460个。
约束处理时，“固定-固定”支承结构，两端X、Y、Z三个方向的平移自由度全部被约束；固定-支承”支承结构，一端X、Y、Z三个方向的平移自由度全部被约束，另一端X、Y两个方向的平移自由度被约束，Z向为自由。
二、有限元分析与求解
首先建立模态分析基本方程，典型的无阻尼模态分析求解的基本方程为：式中，[K]——刚度矩阵；——第i阶模态的振型向量（特征向量）；[M]——质量矩阵；——第i阶模态的固有频率（为特征值）。
通过ANSYS的SOLUTION求解器实现问题的求解，获得模态分析数据，即得到横、纵向进给丝杠的l0阶固有频率和非常直观的振型图，其数据汇总见表1和表2。
表1横向进给丝杠固有振动频率表
“固定-支承”方式“固定-固定”方式
阶数固有频率/Hz 振型阶数固有频率/Hz 振型
1 366.94 垂直一弯 1 389.89 垂直一弯
2 367.06 水平一弯 2 389.94 水平一弯
3 1007.1 垂直二弯 3 1056.7 垂直二弯
4 1007.4 水平二弯 4 1056.8 水平二弯
5 1952.4 垂直三弯 5 2026.9 垂直三弯
6 1952.8 水平三弯 6 2027.1 水平三弯
7 2065.5 轴向振动7 2590 扭转振动
8 2647.5 扭转振动8 3263.7 垂直四弯
9 3172.4 垂直四弯9 3264.1 水平四弯
10 3173 水平四弯10 4169.3 轴向振动
表2纵向进给丝杠固有振动频率表
“固定-支承”方式“固定-固定”方式
阶数固有频率/Hz 振型阶数固有频率/Hz 振型
1 43.884 垂直一弯 1 46.661 垂直一弯
2 43.892 水平一弯 2 46.661 水平一弯
3 121.3 垂直二弯 3 128.21 垂直二弯
4 121.32 水平二弯 4 128.21 水平二弯
5 237.99 垂直三弯 5 250.27 垂直三弯
6 238.02 水平三弯 6 250.28 水平三弯
7 393.07 垂直四弯7 411.49 垂直四弯
8 393.11 水平四弯8 411.5 水平四弯
9 568.35 轴向振动9 610.74 垂直五弯
10 585.72 水平五弯10 610.75 水平五弯
分析表1和表2，结果表明：当横向进给丝杠长度较纵向进给丝杠短时，前者固有频率明显大于后者；比较相同丝杠的两种形式支承方式，“固定-固定”方式的固有频率略大于“固定-支承”方式。
兼顾丝杠长度和热伸缩的影响因素，纵向进给丝杠宜采用固定-游动式支承方式，纵向进给丝杠宜采用固定-游动式丝杠副支承方式。
运用有限元分析软件ANSYS对机床纵、横向进给丝杠进行模态分析，得到比较精确直观的结论，可以避免由于其它同频干扰或激振造成丝杠的共振，这对于整个进给系统以至整个机床系统的设计都有指导意义。
参考文献
[1]浦广益.ANSYS Workbench 12基础教程与实例详解[M].北京:中国水利水电出版社,2010.
[2]商跃进.有限元原理与ANSYS 应用指南[M].北京:清华大学出版社,2005.。