谐响应分析实例 ——“工作台-电动机”系统谐响应分析.docx

谐响应分析实例 ——“工作台-电动机”系统谐响应分析
如图4所示一个“工作台-电动机”系统，当电机工作时由于转子偏心引起电机发生简谐振动，这时电机的旋转偏心载荷是一个简谐激励，计算系统在该激励下结构的响应。要求计算频率间隔为10/10=1HZ的所有解以得到满意的响应曲线，并用POST26绘制幅值对频率的关系曲线。已知条件如下：
电机质量：m=100Kg
简谐激励为：Fx　=　100　NFz　=　100　N，与Fx落后90度相位角
频率范围为：0~10HZ
所有的材料均为A3钢，其特性：
杨氏模量=2e11 泊松比=0.3密度=7.8e 3
工作台面板：厚度=0.02
工作台四条腿的梁几何特性：
截面面积=2e-4 惯性矩=2e-8 宽度=0.01 高度=0.02

图4质量块-梁-板结构及载荷示意图
GUI方式 分析 过程
第1步：设置分析标题
选取菜单途径Utility　Menu>File>Change　Title。输入“Harmonic　Response　of　the　structure”，然后单击OK。
第2步：定义分析参数
1、选取菜单途径Utility　Menu>Paramenters>Scalar　Parameters，弹出Scalar　Parameters窗口，在Selection输入行输入：width=1，单击Accept。
2、依次在Selection输入行输入：length=2、high=-1和mass_hig=0.1，每次单击Accept。
3、单击Close，关闭Scalar　Parameters窗口。
第3步：定义单元类型（省略）
第4步：定义单元实常数（省略）
第5步：定义材料特性（省略）
第6步：建立有限元分析模型 （省略）
第7步：模态分析
1、选取菜单途径Main　Menu>Solution>-Analysis　Type-New　Analysis，弹出New　Analysis对话框。
2、选择Modal，然后单击OK。
3、选取菜单途径Main　Menu>Solution>Analysis　Options，弹出Modal　Analysis对话框。
4、选中Block　Lanczos模态提取法；在No.　of　modes　to　extract处输入10(模态提取数目)；在Expand　mode　shapes点击为Yes，在No.　of　modes　to　expand处输入10；点击Calculate　elem　results为Yes。
5、单击OK，弹出Block　Lanczos　Analysis对话框。接受缺省值，单击OK。
6、选取菜单途径Main　Menu　>　Solution　>　-Loads-Apply　>　-Structural-Displacement>On　Nodes。弹出拾取（Pick）窗口，在有限元模型上点取节点232、242、252和262，单击OK，弹出Apply　U,ROT　on　Nodes对话框。
7、在DOFS　to　be　constrained滚动框中，选种“All　DOF”(单击一次使其高亮度显示，确保其它选项未被高亮度显示）。单击OK。
8、选取菜单途径Utility　Menu>Select>Everything。
9、选取菜单途径Main　Menu　>　Solution　>-Solve-Current　LS。弹出Solve　Current　Load　Step对话框，同时弹出/STAT　Command窗口。
10、仔细阅读/STAT　Command窗口中的信息，然后单击Close关闭/STAT　Command窗口。
11、单击Solve　Current　Load　Step对话框中的OK，开始求解计算。
12、当求解结束时，弹出“Solution　is　done！”对话框，关闭之。
第8步：谐响应分析
1、选取菜单途径Main　Menu>Solution>-Analysis　Type-New　Analysis。弹出New　Analysis对话框。
2、单击选种“Harmonic”，单击OK。
3、选取菜单途径Main　Menu>Solution>-Load　Step　Opts-Time/Frequenc>Freq　&　Substeps。
4、在harmanic　frequency　range处输入0和10，在number　of　substeps处输入10。单击OK。
5、选取菜单途径Main　Menu>Solution>-Load　Step　Opts-Time/Frequenc>　Damping，弹出Damping　Specifications窗口。
6、在Mass　matrix　multiplier处输入5。单击OK。
7、选取菜单途径Main　Menu>Solution>-Loads-Apply>-Structure-Force/Moment　>On　Nodes。弹出Apply　F/M　on　Nodes拾取窗口。
8、在图形窗口中拾取节点500，单击OK。弹出Apply　F/M　on　Nodes对话框。
9、选中Direction　of　force/moment滚动框中的“FX”,在Real　part　of　force/moment处输入100。单击 Apply ，弹出Apply　F/M　on　Nodes拾取窗口。
10、在图形窗口中拾取节点500，单击OK。弹出Apply　F/M　on　Nodes对话框。
11、选中Direction　of　force/moment滚动框中的“FZ”,在Real　part　of　force/moment处输入0，Imag　part　of　force/moment处输入100。单击OK。
12、选取菜单途径Main　Menu>Solution>-Solve-Current　LS。
13、检查状态窗口中的信息然后单击Close。
14、在Solve　Current　Load　Step对话框上单击OK开始求解。
15、当求解完成时会出现一个“Solution　is　done”的提示对话框。单击close。
第10步：POST26观察结果(节点500的位移时间历程结果)
1、选取菜单途径Main　Menu>TimeHist　Postpro>Define　Variables。Defined　Time-History　Variables对话框将出现。
2、单击Add，弹出Add　Time-History　Variable对话框。接受缺省选项Nodal　DOF　Result，单击OK，弹出Define　Nodal　Data拾取对话框。
3、在图形窗口中点取节点500。单击OK，弹出Define　Nodal　Data对话框。
4、在user-specified　label处输入UX；在右边的滚动框中的“Translation　UX”上单击一次使其高亮度显示。单击OK。
5、在Defined　Time-History　Variables对话框中单击Add，再次弹出Add　Time-History　Variable对话框。
6、接受缺省选项Nodal　DOF　Result，单击OK，弹出Define　Nodal　Data拾取对话框。
7、在图形窗口中点取节点500。单击OK，弹出Define　Nodal　Data对话框。
8、在user-specified　Label处输入UY；在右边的滚动框的“Translation　UY”上单击一次使其高亮度显示。单击OK。
9、在Defined　Time-History　Variables对话框中单击Add，再次弹出Add　Time-History　Variable对话框。
10、接受缺省选项Nodal　DOF　Result，单击OK，弹出Define　Nodal　Data拾取对话框。
11、在图形窗口中点取节点500。单击OK，弹出Define　Nodal　Data对话框。
12、在user-specified　Label处输入UZ；在右边的滚动框的“Translation　UZ”上单击一次使其高亮度显示。单击OK。单击Close。
13、选取菜单途径Utility　Menu>PlotCtrls>Style>Graph，弹出Graph　Controls对话框。
14、在type　of　grid滚动框中选中“X　and　Y　lines”，单击OK。
15、选取菜单途径Main　Menu>TimeHist　PostPro>Graph　Variables，弹出Graph　Time-History　Variables对话框。
16、在1st　Variable　to　graph处输入2；2nd　Variable　to　graph处输入3；3nd　Variable　to　graph处输入4。单击OK，图形窗口中将出现一个曲线图，见图6。

图6节点500在UX、UY和UZ
第11步：退出ANSYS
1、在ANSYS　Toobar中单击Quit。
2、选择要保存的选项然后单击OK。