機翼模型的模态分析.docVIP

教程6：机翼模型的模态分析 问题阐述 这是一个机翼的简单模态分析。该机翼模型沿着长度方向具有不规则形状，而且其横截面是由直线和曲线构成（如图所示）。机翼一端固定于机身上，另一端则自由悬挂。问题研究的目的是计算机翼的固有频率和振型。 所给条件 机翼的尺寸见上图所示，材料是低密度的聚乙烯，其杨氏模量为38×103 psi，泊松比为0.3，密度为1.033×10-3 slugs/in3。 近似与假设 假设机翼与机身相连的一端所有自由度完全固定。机翼材料特性为常数并是各向同性。 使用一个体模型来构造机翼横截面的2-D模型，创建一个合理的网格并将横截面拉伸成3-D的体模型，系统会自动对体模型进行网格划分。 为了以最少的时间来创建体模型，要简化翼面2-D模型的创建操作。为了更好地模拟翼面的形状，需要建立更多的数据点。 此外，本例中所做的离散化是相当粗糙的，即单元网格太大，因此计算结果误差也非常大。故该练习只作为一种方法练习，其计算精度不必考虑。 交互式的求解过程 建立几何模型 创建给定位置的关键点 Main Menu：Preprocessor -Modeling-Create Keypoint In Active CS。 输入关键点号1。 分别输入0，0，0作为关键点1的坐标值。 按下Apply按钮完成第一个点的创建。 输入关键点号2。 分别输入2，0，0作为关键点2的坐标值。 按下Apply按钮完成第二个点的创建。 输入关键点号3。3 输入2.3，0.2，0作为关键点3的坐标值。 10．按下Apply按钮完成第三个点的创建。 11．输入关键点号4。 12．输入1.9，0.45，0作为关键点4的坐标值。 13．按下Apply按钮完成第四个点的创建。 14．输入关键点号5。 15．分别输入1，0.25，0作为关键点5的坐标值。 16．按下OK按钮完成所有点的创建。 创建关键点之间的直线和曲线 Main Menu：Preprocessor Modeling-Create Lines-Lines Straight Line 依次选择关键点1，2，5，1（点1在原点处）。 按下选择菜单上的OK按钮。 通过在点2和点5之间画一段曲线来定义机翼的弯曲部分。ANSYS提供了一个选项来定义曲线上第一点和最后一点处外矢量切线的方向。使用这一选项可使机翼在底部斜度为0，而在顶部斜度则为0.25，见问题阐述部分的示意图。 Main Menu：Preprocessor -Modeling-Create -Lines-Splines With Options Spline thru KPs。 依次选择点2，3，4，5。 按下选择菜单上的OK按钮。 在弹出的对话框中XV1，YV1，ZV1后的编辑框内分别输入-1，0，0。 在对话框中XV6，YV6，ZV6后的编辑框内分别输入-1，-0.25，0。 按下OK按钮完成操作。 创建横截面 Main Menu：Preprocessor -Modeling-Create -Areas-Arbitrary By Lines。 选择所有的线条（3条）。 按下选择菜单上的OK按钮。 Toolbar：SAVE_DB。 2．定义材料特性 定义常数材料特性 Main Menu：Preprocessor Material Props Material Models。 在材料定义窗口内选择：Structural—Linear—Elastic —Isotropic。 在EX栏输入38000（杨氏弹性模量），在PRXY栏输入0.3（泊送比）。 在材料定义窗口内选择：Structural—Density。 在DENS栏后输入1.033e-3。 6． 按下OK按钮完成操作并关闭对话框。 3．产生网格 设置优先权 Main Menu：Preferences 在弹出的对话框中将“Structural”选中。 按下OK按钮完成操作并关闭对话框。 定义单元类型 本例中要定义两种单元类型：一个2-D单元和一个3-D单元。用2-D单元给机翼的横截面划分网格，然后拉伸该面积创建一个3-D体积。网格将沿着几何形状被拉伸，所以体积中的3-D单元将自动生成。 Main Menu：Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete。 按下Add按钮来打开添加单元类型对话框。 在左侧列表中选择Structural Solid单元家族，在右侧列表中选择Quad 4node（PLANE42）单元，作为第