ANSYS workbench简单应用——有预应力的模态分析

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模态分析是用来确定结构的振动特性的技术。在有限元中，模态分析是响应谱分析、随机振动分析的基础。对于求解一个简单结构的自然振型来说，ANSYS workbench已经将这个过程简化到任何新手一看即会的程度了。这里用一个简单例子阐述有预应力情形下的模态分析过程。

本例分析一个长铆钉结构在施加预紧力情形下的模态。

首先在workbench工作区内新建一个静力分析模块和一个模态分析模块，新建模态分析模块时拖至前一模块的solution栏，表示共享前一模块的工程数据、几何文件、设置以及最终的解。如果不连接solution和setup，那么模态分析中不会包含静力分析模块求解出的预应力。

导入几何文件之后，按照默认设置划分网格得到如下的网格：

如果要进行网格精细划分，可以细化成如图：

本例子采取默认网格。下面施加约束，对如图所示的两个面施加无摩擦约束。

以及另一端的铆钉头侧面：

施加载荷，选择未约束的铆钉头底面一侧，施加一个大小为4000N的力：

接下来求解静力结构分析，插入总变形结果，如图所示：

可以看到，变形最大为0.18mm，发生在施加力的一端，说明分析基本正确。

接下来进行模态分析，由于之前新建分析模块时已经将两个模块进行了连接，这里不需要退出到workbench主界面。注意到模态分析下有一栏预应力，其括号中显示为静态结构，说明数据已经在模块之间共享。

由于约束已经在上一步设置好，这里直接求解，求解完毕后单击solution栏，得到前6阶模态的数据：

在柱形图中右击选择全部，再右击选择生成模态图，重新求解一次，得到各阶振型图。这里只展示第一和第六阶。

到此为止，模态分析已经完成。下一步可以开展响应谱分析或者其他分析。有兴趣的话还可以尝试去除预应力，比较模态分析的结果。

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