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《基于ANSYS的桁架結(jié)構(gòu)模態(tài)分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、2012年12月宇航計測技術(shù)Dec．．2012第32卷第6期JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementV01．32．No．6文章編號：1000—7202(2012)06—0017—04中圖分類號：TB931文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A基于ANSYS的桁架結(jié)構(gòu)模態(tài)分析張俊秀劉均松江雯劉鵬曹玉梅(北京航天計量測試技術(shù)研究所，北京100076)摘要模態(tài)分析是機械結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析的基礎(chǔ)。采用有限單元法，利用ANSYS軟件以桁架結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行分析，求得桁架的自由模態(tài)參數(shù)，并通過加強筋的合理布置，增強桁架的結(jié)構(gòu)剛度，提升固有頻率，遠(yuǎn)離實際工作頻率
2、以防止共振。關(guān)鍵詞模態(tài)分析固有頻率桁架結(jié)構(gòu)振型有限元法ModalAnalysisofTrussStructureBasedonAnsysZHANGJun·-xiuLIUJun·-songJIANGWenLIUPengCAOYu--mei(BeijingAerospaceInstituteforMetrologyandMeasurementTechnology，Beijing100076)AbstractModalanalysisisthefoundationofdynamicanalysis．Thefiniteelementmethodisana—lyzedb
3、yusingANSYSsoftwaretakingtrussstructureasaexample．Itwouldprovidemodalparameterlikenaturalfrequency，andwecangetabetterdesignaccordingtotheparameter，likeenhancingtherigidityoftrussstructureandimprovethenaturalfrequencytoavoidresonating．KeywordsModalanalysisNaturalfrequencyTrussstructm
4、ctureModeofvibrationFiniteelementmethod1引言模態(tài)分析就是確定結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的振動特性，得到結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型，它們是檢驗結(jié)構(gòu)本身剛性及結(jié)構(gòu)承受動力荷載的重要依據(jù)，同時也是其它各類型結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析的基礎(chǔ)，如諧響應(yīng)分析、瞬態(tài)動力學(xué)分析等。對于實際的結(jié)構(gòu)而言，模態(tài)分析結(jié)果不但反映了結(jié)構(gòu)的剛度信息，而且可以用于指導(dǎo)結(jié)構(gòu)的設(shè)計。桁架結(jié)構(gòu)中的桁架指的是桁架梁，是結(jié)構(gòu)化的一種梁式結(jié)構(gòu)。桁架結(jié)構(gòu)常用于大跨度的廠房，展覽館，橋梁等公共建筑中和某些大跨度的結(jié)構(gòu)件中。各桿件受力均以單向拉、壓為主，通過對上下弦桿和腹桿的合理布置，可適應(yīng)對結(jié)構(gòu)內(nèi)部的
5、彎矩和剪力分布。結(jié)構(gòu)布置靈活，應(yīng)用范圍非常廣。本文針對大型桁架結(jié)構(gòu)的特點，首先利用AN．SYS軟件建模，根據(jù)實際情況設(shè)置邊界條件等，然后求解。得出桁架無約束情況下的固有頻率和振型，通過振型分析找出桁架薄弱部位并提出相應(yīng)的改進(jìn)方案，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，最終提高桁架的固有頻率。這種方法可以減少后續(xù)的振動試驗次數(shù)，從而節(jié)約了生產(chǎn)成本及周期。用有限元法對桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)收稿日期：2012—07—23作者簡介：張俊秀(1987一)，男，碩士研究生，主要研究方向：計量測試及機械機構(gòu)設(shè)計?！?8·宇航計測技術(shù)2012拄分析，滿足工程使用要求，在指導(dǎo)結(jié)構(gòu)改進(jìn)方面有不可替代的作用。2
6、多自由度系統(tǒng)模態(tài)理論依據(jù)對一個Ⅳ自由度的線性系統(tǒng)，其振動方程為[M]{z}+[K]{石}={0}(1)其振型方程為([K]一t02[M]){X}={o}(2)因為系統(tǒng){x}≠{O}，即I[K]一(￡J：[M]I=0(3)式中：[M]——質(zhì)量矩陣；[K]為——剛度矩陣。解出∞。即為多自由度系統(tǒng)各階固有頻率，將∞。解出后代入到方程(2)中求得{x}，即為各階固有頻率的振型。3ANSYS模態(tài)分析步驟ANSYS軟件是目前國際上最著名的大型通用有限元分析軟件，經(jīng)過30多年的發(fā)展，已形成融結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁聲學(xué)及多物理場耦合為一體的大型通用有限元分析軟件，廣泛應(yīng)用于航空
7、航天、石油、化工、汽車、造船、鐵道、電子、機械制造、地礦能源、一般工業(yè)及科學(xué)研究等各個領(lǐng)域，極強的分析功能覆蓋了幾乎所有工程問題。模態(tài)分析主要有以下四個步驟：(1)建模及網(wǎng)格劃分。進(jìn)行前處理，定義單元類型，實常數(shù)，材料特性等。因為模態(tài)分析為線性分析，因此選用的單元也為線性單元；(2)加載和求解。按照實際約束情況，準(zhǔn)確施加邊界條件。ANSYS求解模態(tài)的方法有7種，每種方法各有優(yōu)缺點，在實際使用過程中根據(jù)模型大小及提取振動的階數(shù)來選擇；(3)擴展模態(tài)。目的是為了查看振型；(4)后處理。模態(tài)分析的結(jié)果將被寫入結(jié)構(gòu)分析結(jié)果文件中，主要包括固有頻率、已擴展的振型、相對應(yīng)
8、力和力分布。4桁架結(jié)構(gòu)分析該桁架結(jié)構(gòu)如
