飞机机翼模态分析实例
飞机机翼模态分析实例
模态分析实例
§1.13.1飞机机翼模态分析实例 §1.13.1.1 问题描述
该实例对一个飞机模型的机翼进行模态分析，以确定机翼的模态频率和振型。机翼沿长度方向轮廓一致，横截面由直线和样条曲线定义（如图9所示）。机翼的一端固定在机体上，另一端为自由端。机翼由低密度聚乙烯制成，相关参数如下： 杨氏模量=38×103 psi泊松比=0.3密度=1.033e-3 slugs/in3
图9模型飞机机翼简图
§1.13.1.2 GUI方式分析过程
第1 步：指定分析标题并设置分析范畴
1.选取菜单途径Utility Menu>File>Change Title
2.输入文字“Modal analysis of a model airplane wing”，然后单击OK。 3.选取菜单途径Main Menu>Preference 4.单击Structure选项使之为ON，单击OK。 第2 步：定义单元类型
1.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete。 2.Element Types对话框将出现。
3.单击Add。Library of Element Types对话框将出现。 4.在左边的滚动框中单击“Structural Solid”。 5.在右边的滚动框中单击“Quad 4node 42”。 6.单击Apply。
7.在右边的滚动框中单击“Brick 8node 45”。 8.单击OK。
9.单击Element Types对话框中的Close按钮。 第3 步：指定材料性能
1.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>Material Props>-Constant-Isotropic。Isotropic Material Properties对话框将出现。
2.在OK上单击以指定材料号为1。第二个对话框将出现。 3.输入EX为3800。
4.输入DENS为1.033e-3。 5.输入NUXY为0.3。 6.单击OK。
第4 步：在给定的位置生成关键点
1.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>-Modeling-Creat>Keypoints>In Active CS。Creat Keypoints in Active Coordinate System对话框将出现。
2.输入Keypoint number（关键点号）为1，X,Y,Z位置分别为0,0,0。可用TAB键在输入区之间移动。 3.单击Apply。
4.对下面的关键点及X，Y，Z位置重复这一过程： 关键点2：2,0,0
1 / 6
飞机机翼模态分析实例
关键点3：2.3,0.2,0 关键点4：1.9,.45,0 关键点5：1,.25,0
5.输入完最后一个关键点后，单击OK。
6.选取菜单途径Utility Menu>PlotCtrls>Window Controls>Window Options。 7.在Location of triad滚动框中，找到“Not shown”并选中它。 8.单击OK。
9.选取菜单途径Utility Menu>PlotCtrls>Numbering。
10.单击Keypoint numbering使之成为ON，然后单击OK，在ANSYS图形窗口中将出现带有编号的关键点。
第5 步：在关键点间生成直线和样条曲线
1.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>-Modeling-Create>-Lines-Lines>Straight Line。拾取菜单（Picking Menu）Create Straight Lines将出现。 2.在关键点1和2上按顺序各单击一次。在关键点间将出现一条直线。 3.在关键点5和1上按顺序各单击一次。在关键点间将出现一条直线。 4.在拾取菜单中单击OK。
5.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>-Modeling-Create>-Lines- Splines>With options > Spline thru kps。拾取菜单B_Spline将出现。
6.按顺序选中关键点2,3,4,5，然后单击OK。B_Spline对话框将出现。 7.输入XV1,YV1,EV1分别为-1,0,0，XV6,YV6,EV6分别为-1,-.25,0。 8.单击OK。机翼的曲线部分将出现在图中。 第6 步：生成横截面
1.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>-Modeling-Create>-Areas-Arbitary>By Lines。拾取菜单Create Area by Lines将出现。 2.单击所有的三条线各一次。
3.单击OK。线围成的面将以高亮度显示出来。 4.在ANSYS Toolbar上单击SAVE_DB。 第7 步：指定网格密度并对面进行网格划分
1.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>-Meshing-Size Cntrls>-ManualSize-Global-Size。Global Element Size对话框将出现。
2.在element edge length（单元边长）处输入0.25。 3.单击OK。
4.选取菜单Main Menu>Preprocessor>-Meshing-Mesh>-Areas-Free。拾取菜单Mesh Areas将出现。 5.单击Pick All。（如果出现警告框，单击close。请看下面的注释。） 6.在ANSYS Toolbar上单击SAVE_DB。 第8 步：设置线被划分的段数
1.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>-Meshing-Shape & Size>-Global-Size。Global Element Sizes对话框将出现。
2.在Number of element divisions处输入10。 3.单击OK。
第9 步：将带网格的面拉伸成带网格的体
1.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>-Attributes-Define>Default Attribs。Meshing Attributes对话框将出现。
2 / 6
飞机机翼模态分析实例
2.在element type number处输入2。 3.单击OK。
4.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>-Modeling-Operate>Extrude/ Sweep>-Areas-By XYZ Offset。拾取菜单Extrude Area by Offset将出现。 5.单击Pick All。Extrude Areas by XYZ Offset对话框将出现。 6.在offset for extrusion处输入0,0,10。 7.单击OK。（如果出现警告框，单击close。请看下面的注释。）
注意 ─ 在这个例子中采用SOLID45 单元是为了让ANSYS/ED 版用户也能做此实例。使用这种单元会导致如下警告：“The mesh of volume 1 contains SOLID 45 degenerate elements ， which are much too stiff in bending. Use quadratic elements if posssble. ”。如果当前使用的不是ANSYS/ED ，可以用SOLID95 单元进行分析。
8.选取菜单途径Utility Menu>PlotCtrls>Pan,Zoom,Rotate。 9.单击“ISO”，然后单击close。
10.在ANSYS Toolbar上单击SAVE_DB。 第10 步：进入求解器并指定分析类型和选项
1.选取菜单途径Main Menu>Solution>-Analysis Type-New Analysis。 New Analysis对话框将出现。
2.选中Modal analysis，然后单击OK。
3.选取菜单途径Main Menu>Solution>-Analysis Options，Modal Analysis对话框将出现。
4.选中Subspace模态提取法。
5.在Number of modes to extract处输入5。
6.单击OK。Subspace Modal Analysis对话框将出现。 7.单击OK接受缺省值。
第11 步：释放已选的PLANE42单元
应当释放用于2-D面网格划分的PLANE42单元，因为它们不必参与分析。
1.选取菜单途径Utility Menu>Select>Entities。Select Entities对话框将出现。 2.在对话框上部的两个滚动框中，选取“Elements”和“By Attribute”。 3.单击Elem type num选项使之成为ON。 4.在Min,Max,Inc区输入单元类型号为1。 5.单击Unselect选项使之成为ON。 6.单击Apply。
第12 步：对模型施加约束
1.选取菜单途径Utility Menu>Select>Entities。Select Entities对话框将出现。 2.在对话框上部的两个滚动框中，选“Nodes”和“By Location”。 3.单击Z coordinates选项使之为ON。 4.在Min,Max区输入Z坐标为0。 5.单击From Full选项使之为ON。 6.单击Apply。
7.选取菜单途径Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Structural-Displacement>-On Nodes。拾取菜单Apply U,ROT on Nodes将会出现。
8.单击Pick All。Apply U,ROT on Nodes对话框将出现。 9.单击“All自由度（DOF）。 ”
3 / 6