Ansys workbench模态分析小实例 ansys做模态分析

模态分析是一种处理过程，是根据结构的固有特性，包括频率、阻尼和模态振型，这些动力学属性去描述结构的过程

模态分析的目的是为了确定结构的固有频率和模态振型，避免共振。模态分析是线性分析，非线性特征将被忽略。模态分析可以包含结构预应力效应。

一、模态分析步骤

1）打开ansys workbench软件，拖拽一个模态分析（modal）上去，如下图所示。

2）设定材料。要事先将各部件材料设定完，在分析前才能分配给零部件。

3）在design modeler中建立模型，如下图所示

4）退出design modeler，并给体系中的零部件赋予材料属性。之后是处理接触，因为这里是简单的一个零件，所以省略该步骤。

5）划分网格

6）设定模态分析阶数。系统会默认计算前六阶。但是自由模态的时候，前六阶会非常接近于0，因为是刚体的三个平动跟三个转动，属于刚体位移。

7）添加一个位移的计算选项，在这里可以改变想要看到的第几阶模态。

8）计算，可以查看结果

9）当然，也可以求解固定约束模态，可以看到结果与前面大不相同。

二、模态提取方法

Ansys模态提取时用来计算特征值和特征向量的术语，以下几种方法：

1）分块兰索斯法（Block Lanczos）

是一种功能强大的方法，适用于大型结构对称的M和K矩阵，当提取中型到大型模型（50000~100000个自由度）的大量振型时(提取振型数>40个)，这种方法很有效，经常应用在具有实体单元或壳单元的模型中，在具有或没有初始截断点时同样有效，允许提取高于某个给定频率的振型，可以很好地处理刚体振型，需要较高的内存。

2）子空间法（Subspace Method）

适用于大型结构计算，但仅提取前面几个振型和频率（提取振型数<40个），所得结果较准确。需要较少的内存但需要较大的硬盘空间和CPU时间。实体单元和壳单元应该具有较好的单元形状，要对任何关于单元形状的警告信息予以注意。有刚体振型时，可能会出现收敛问题，建议在具有约束方程时不要采用这种方法。

3）PowerDynamics法

PowerDynamics法适用于提取很大的模型（100000个自由度以上）的较少振型（振型数量<20）。这种方法明显比分块兰索斯法或子空间法快，但是需要很大的内存，当单元形状不好或者出现病态矩阵时，用这种方法可能不收敛，建议只将这种方法作为对大模型的一种备用方法。

4）缩减法（Reduced）

如果模型中的集中质量不引起局部的震动（梁和杆）可使用缩减法。它的速度最快，需要较少的内存和硬盘空间。由主自由度来定义结构的质量和刚度矩阵并求其频率和振型，然后再将结果扩展至全部结构，这种方法精度较低。