1、11 12 13 14 15 16 17 102.5102.5 237.5 135 243.85229.2 162.5 263 248.7 273.8 264.1248.7273.8254.8254.8 264.1 二、实验步骤1、建立实体模型图1轮盘实体模型2.定周期对称边分析选项 采用ANSYS的CYCLIC宏生成周期对称边界需要定义高低角度组件，即周期对称结构的对称边界。ANSYS要求模型的高低角度组件上的网格要对应，即其中一个组件连同其网格向另一个组件转动一个扇区角度，应该和另一个组件的网格应该完全重合。3.划分网格选用Solid45单元类型来建立有限元模型图2盘结构的1/6有限元模型
2、图3 Multi-plots显示的盘轴结构有限元模型3、定义位移约束位移约束施加于鼓桶上，为在鼓桶的上表面施加径向约束，在鼓桶的侧面施加轴向约束，为避免刚体位移，两个位置的周向约束均被固定。图4在鼓桶上施加的径向和轴向位移约束4、定义分析选项选取菜单路径Main Menu | Solution | Analysis Type | New Analysis，弹出分析类型设定对话框图5定义分析类型对话框选取菜单路径Main Menu | Solution | Analysis Type | Analysis Options，弹出模态分析选项设定对话框图6设定模态分析选项弹出设定频率范围对话框。要求
3、设定感兴趣的频率范围，一般可以设为足够大以便能够包括所设定的所有模态阶数即可。图7 频率设定对话框图8 节径设置对话框5、求解6、扩展结果周期对称结构在进行模态分析后，可以通过后处理操作将一个扇区的结果扩展到整个结构，可以得到整个结构的模态图。当然也可以指定扩展的角度或者扇区数而不必要一定是扩展到360度。选取菜单路径Main Menu | General Postproc | Cyclic Analysis | Cyc Expansion，弹出周期对称分析结果扩展对话框。图9周期对称结果扩展对话框7、读入结果在ANSYS程序中，模态分析的结果文件中存在多个结果集，需要分别读入后才能对其进行显
4、示和查看。图10 结果概要显示列表8、查看模态查看模态云图可以通过等值线显示变形图的方式，也可以通过动画的方式。动画方式比较直观，而等值线方式则可以得到比较准确的变形数据。图形窗口显示结构的扩展后的第一阶模态图图11 一阶模态图 图形窗口显示结构的扩展后的零节径第二阶模态图图12 二阶模态图图形窗口显示结构的扩展后的零节径第三阶模态图图13 三阶模态图9、该问题的命令流!设定分析文件名和分析标题/TITLE,Modal analysis of compressor structure with hole进入前处理器/PREP7ET,1,SOLID45 !指定8节点六面体单元SOLID45MP,
5、EX,1, 1.15e5 !定义材料属性之杨氏模量为1.15e5MPaMP,PRXY,1,0.30782 !定义材料属性之泊松比为0.30782MP,DENS,1,4.48e-9 !定义材料密度为4.48e-9吨/立方毫米根据坐标创建轮盘截面关键点K,1,226,208.8K,2,226,258.7K,3,157,258.7K,4,237.5,220.3K,5,229.2,220.3K,6,237.5,208.8K,7,126,276.7K,8,138,276.7K,9,102.5,263K,10,102.5,248.7K,11,237.5,273.8K,12,237.5,264.1K,13,
6、135,248.7K,14,243.85,273.8K,15,243.85,254.8K,16,229.2,254.8K,17,162.5,264.1/PNUM,KP,1 !打开关键点编号显示/PNUM,LINE,1 !打开线编号显示/NUMBER,2 !只显示编号，消除彩色显示/VIEW, 1 ,-1/AUTO, 1 !改变视角为Bottom创建轮盘截面轮廓线LSTR,1,2LSTR,2,3LSTR,1,6LSTR,6,4LSTR,4,5LSTR,5,16LSTR,16,15LSTR,15,14LSTR,14,11LSTR,11,12LSTR,12,17LSTR,8,7LSTR,7,9LST
7、R,9,10LSTR,10,13LPLOT !显示线LTAN,11,8 !创建切线LTAN,2,13AL,ALL !创建轮盘截面/PNUM,LINE,0 !关闭线编号显示/PNUM,KP,0 !关闭关键点编号显示对盘截面进行旋转生成基本扇区K,18,K,19,300 !创建轴线上的两个关键点VROTAT,ALL,18,19,60 !指定截面绕关键点18，19形成的轴线旋转60度生成体/VIEW, 1 ,1,1,1改变视角为isoSAVE创建均压孔wprot,30 !将工作平面绕Z轴旋转30度CYL4,200,0,10,300 !在工作平面（200,0）位置创建半径为10，高度为300的柱VSB
8、V,1,2 !从已经创建的基本扇区中减去柱体，形成均压孔对基本扇区进行分割/VIEW, 1 ,-1改变视角为BACKWPCSYS,-1,0 !将工作平面与总体笛卡儿坐标系对齐LSTR,18,19 !连接关键点创建轴线FLST,2,2,8FITEM,2,0,0,0FITEM,2,220,0,0CIRCLE,P51X,60 !创建半径为220的圆弧线FITEM,2,180,0,0创建半径为180的圆弧线LSLA,U !去除关联于面的线ADRAG,53,52 !将半径为220的圆弧线沿轴线拉伸成部分柱面ADRAG,54,52 !将半径为180的圆弧线沿轴线拉伸成部分柱面/PNUM,LINE,0ALL
9、SEL !选择所有ASLV,U !去除所有关联于体的面VSBA,ALL,ALL !用当前选择集中的两个柱面分割扇区体ALLSELwprot,90 !将工作平面绕工作平面X轴旋转90度wprot,21 !将工作平面绕工作平面Y轴旋转21度VSBW,ALL !将所有体用当前工作平面分割wprot,9 !将工作平面绕工作平面Y轴旋转9度LDELE,52,1 !删除轴线CSYS,1 !将激活坐标系转到总体柱坐标系VSEL,S,LOC,X,180,220 !选择径向位置与均压孔相同的体CM,HOLEVOL,VOLU !用这些体创建名为HOLEVOL的组件，便于后面引用VPLOT !显示体定义周期对称分析
10、选项ASEL,S,LOC,Y,0 !选择低角度组件CM,CYCLICM01L,node !定义低角度组件ASEL,S,LOC,Y,60 !选择高角度组件CM,CYCLICM01h,node !定义高角度组件CYCLIC,6,60,1,CYCLIC !指定周期对称分析选项对盘扇区进行网格划分ESIZE,3 !全局单元尺寸连接多于面和线CMSEL,S,HOLEVOL !择组件HOLEVOLVSEL,R,LOC,Y,21,30 !选择均压孔一侧的体ASLV,S !所有关联于体的面作平面与总体笛卡儿坐标系对齐wprot,30wpoff,200 !作平面原点移至均压孔圆心位置CSWPLA,11,1 !在
11、工作平面原点创建柱坐标系，并激活ASEL,U,LOC,Z,264.1 !去除均压孔上表面ASEL,U,LOC,Z,258.7 !去除均压孔下表面ASEL,U,LOC,X,10 !去除均压孔侧表面活坐标系转换至总体柱坐标系ASEL,U,LOC,Y,30 !去除剖分均压孔的面ACCAT,ALL !孔一侧体的三个侧面连接LSLA,S !联于选择的面的线LSEL,R,LOC,Z,264.1 !选择均压孔上表面边界线LCCAT,ALL !线连接在一起LSLA,SLSEL,R,LOC,Z,258.7 !选择均压孔下表面边界线生成网格TYPE,1MSHAPE,0,3D !对体用六面体单元划分网格VSEL,S
12、,LOC,Y,0,21 !VSWEEP,ALL !扫掠形式生成网格VSEL,S,LOC,Y,21,30 !选择均压孔的一半包括轮盘部分VSEL,U,LOC,X,180,220 !从选择集中去除均压孔部分对这部分扫掠生成网格选择组件选择均压孔对其扫掠生成网格VSEL,S,LOC,Y,0,30 !选择扇区的一半ASEL,S,ACCA !选择连接面ADELE,ALL !删除之LSEL,S,LCCA !选择连接线LDELE,ALL !CSYS,4 !激活坐标系转换到当前工作平面，位于均压孔圆心VSYMM,Y,ALL,0,0 !将选择集中的体通过XZ平面镜像生成均压孔的另一半NUMMRG,ALL !用默
13、认公差消除重复元素NUMCMP,ALL !压缩所有元素的编号CSYS,1NROTAT,ALL加载并求解/SOLUANTYPE, MODAL !定义分析类型为模态分析MXPAND,3 !指定扩展三阶模态形状MODOPT,LANB,3,0,5000 !在0-5000Hz的频率范围内用兰佐斯方法提取三阶模态CYCOPT,NODDIA,0,3,1 !指定对0-3阶节径求解，实际上是结构的所有节径对鼓桶上表面施加径向约束NSEL,S,LOC,X,237.5NSEL,R,LOC,Z,220.3,208.8D,ALL,UX,UY对鼓桶侧面施加轴向约束NSEL,S,LOC,Z,208.8D,ALL,UY,UZEPLOTSAVE !保存模型数据库SOLVE !求解FINISH查看结果/POST1SET,FIRST !读入第一阶模态PLNSOL,U,SUM,2,1 !显示模态图SET,NEXT !读入下一阶模态
