ANSYS实例1-四边简支板模态分析命令流

1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ModalAnalysisofCompositeMaterialPlatewithFourSimplySupportedEdgesAbtract:Thispaperintroducesthemodalanalysisprocessofcompositematerialplatewithfoursimplysupportededges.Thispaperintroducesthebasicmethods,stepsandprocessoftheANSYScompositestructureanalysis,andintroducestheunittypeselection,modelingandpost-processingandotheraspectsofcontent.KeyWords:Finiteelement；Elasticplastic；Simplysupportedplate；Modalanalysis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/cmg。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26/1025mNEx，26/101mNEy，25.0xy，26/105.0mNGGxzxy，26/102.0mNGyz，试对其进行模态分析。二、基于图形界面(GUI)的交互式操作(stepbystep)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2（1）直接启动ANSYS，进入ANSYSMultiphysicsUtilityMenu界面，利用File菜单下的ChangeDiretory、ChangeJobname和ChangeTitile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MainMenu→Preferences，在IndividualdisciplinetoshowintheGUI栏中选中Structural复选框，过滤掉ANSYSGUI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MainMenu→Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete命令，弹出ElementTypes对话框，单击Add按钮，弹出LibraryofElementtypes对话框，在LibraryofElementtypes列表框中选择Solid→layered46单元，即SOLID46elementtypeoptions对话框，如图所示，保持默认设置。单击OK按钮，弹出MoreSOLID46elementtypeoptions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ElementTypes对话框。（3）选择Mainmenu→Preprocessor→MaterialProps→MaterialModels命令，弹出DefineMaterialModelBehavior对话框，在MaterialModelsAvailable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MaterialModelsAvailable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DefineMaterialModelBehavior对话框中选择Material→Exit命令，关闭该对话框。（3）选择MainMenu→Preprocessor→RealConstants→Add/Edit/Delete命令，弹出RealConstants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，Numberoflayers为8,LayerSymmetryKey为1.单击OK按钮，返回RealConstants对话框，单击Close按钮结束实常数设置。（4）选择ANSYSToolbar→SAVE_DB命令，保存上述操作。2.3创建几何模型（1）选择Mainmenu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Block→ByDimensions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UtilityMenu→PlotCtrls→ViewSetting→ViewDirection命令，弹出ViewDirection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。（3）选择ANSYSToolbar→SAVE_DB命令，保存上述操作。2.4划分网格(1)选择MainMenu→Preprocessor→Meshing→MeshAttributes→DefaultAttribs命令，弹图2生成块的结果图3网格划分结果3出MeshingAttributes对话框，采用默认设置，单击OK按钮关闭该对话框。(2)选择MainMenu→Preprocessor→Meshing→SizeCntrls→ManualSize→Global→Size命令，弹出GlobalElementSizes对话框，进行参数设置，单击OK按钮关闭该对话框。(3)选择MainMenu→Preprocessor→Meshing→SizeCntrls→ManualSize→Lines→PickedLines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MainMenu→Preprocessor→Meshing→Mesh→Volumes→Mapped→4to6sided命令，弹出MeshVolumes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ANSYSToolbar→SAVE_DB命令，保存上述操作。2.5加载求解(1)选择MainMenu→Solution→AnalysisType→NewAnalysis命令,弹出NewAnalysis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MainMenu→Solution→AnalysisType→AnalysisOptions命令,弹出ModalAnalysis对话框，进行参数设置。单击OK按钮，弹出BlockLanczosMethod对话框，采用默认设置,单击OK按钮关闭该对话框。(3)选择MainMenu→Solution→DefineLoads→Apply→Strutural→Displacement→OnNodes命令，弹出ApplyU,ROTonNodes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,ROTonNodes对话框。在Lab2DOFstobeconstrained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MainMenu→Solution→LoadStepOpts→OutCtrls→SoluPrintout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。(5)选择MainMenu→Solution→Solve→CurrentLS命令，弹出/STATUSCommand和SolveCurrentLoadStep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ANSYSToolbar→SAVE_DB命令，保存上述操作。2.6查看求解结果(1)选择MainMenu→GeneralPostproc→Resultssummary命令，查看求解结果摘要。(2)选择MainMenu→GeneralPostproc→ReadResults→FirstSet命令，读入一阶模态求解结果。选择MainMenu→GeneralPostproc→PlotResults→DeformedShape命令，弹出PlotDeformedShape对话框，在KUNDItemtobeplotted栏中选择Def+underedge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。图4定义约束后的结果4(3)选择MainMenu→GeneralPostproc→PlotResults→ContourPlot→NodalSolu命令，弹出对话框，在Itemtobecomtoured列表框中依次展开NodalSolution→DOFSolution→Diaplacementvectorsum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MainMenu→GeneralPostproc→PlotCtrlsAnimate→DeformedResults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MainMenu→GeneralPostproc→ReadResults→NextSet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。(6)选择Utility→File→Exit命令，弹出对话框，选择SaveEverything单选按钮，单击OK按钮，关闭ANSYS程序,如图7所示最终动态结果。三、APDL命令流/clear,nostart/filename,chapter13-2,modalanalysis/title,chapter13-2,simplysupportedlaminatedplatemodalanalysisC***usingsolid46/prep7et,1,solid46r,1,8,1rmorermore,1,0,0.005,1,45,0.005rmore,1,-45,0.005,1,90,0.005mp,ex,1,25e6mp,ey,1,1e6mp,ez,1,1e6！定义单元类型为SOLID46！定义铺层数位8，对称铺层！铺层1和铺层2的参数！铺层1和铺层2的参数！定义材料参数！假设EZ=EYmp,gxy,1,0.5e6mp,gyz,1,0.2e6mp,gxz,1,0.5e6mp,prxy,1,0.25mp,pryz,1,0.01mp,prxz,1,0.25图5变形后的几何形状与未变形的轮廓图6位移场分布等值线图图7最终动态结果5mp,dens,1,2160！密度block,-4,4,-4,4,0,0.04！建立几何模型/view,,1,1,1esize,,12！控制总体网格划分尺寸lsel,s,loc,x,-4！定义厚度方向网格划分数位1lsel,r,loc,y,-4lesize,all,,,1lsel,s,loc,x,-4lsel,r,loc,y,4lesize,all,,,1lsel,s,loc,x,4lsel,r,loc,y,-4lesize,all,,,1lsel,s,loc,x,4lsel,r,loc,y,4lesize,all,,,1allsel,allvmesh,1！网格划分finish/solu！进