有限元法的基本思想包括:
① 假设把连续的系统分割成数量有限的单元,单元与单元之间通过一定数量是制定的点(节点)来实现连接,连接在一起的单元组成一个单元集合体来代替原来的连续系统。在节点上施加等效的载荷或设定相同的边界条件,代替实际作用于系统上的外载荷(或边界条件)。
② 分块近似的思想即默认每个单元近似相等。
③ 把所有单元的某种特性关系按一定的条件集合起来,引入边界条件构成一组以节点变量(位移、温度等)为未知量的代数方程组,求解后就得到有限个节点处的待求变量。
1.3.3模态分析的一般步骤
在一般的模态分析中主要包含四个步骤:建模、划分网格、选择分析类型和分析选项、施加边界条件并求解、评价结果。
(1) 建模
本文中我们利用PRO/E建模,并通过ANSYS与PRO/E的接口,转换为CAE模型。模态分析是线性分析,如果在分析中指定了非线性单元,程序在计算过程中将忽略其非线性行为,故模态分析尽可能选用线性单元。在材料特性中密度DENS一定要定义,以构建质量矩阵;另外必须指定弹性模量EX。
(2) 划分网格
网格的精度大小直接影响到结果的偏差大小。要根据模型的特点选择相应的网格精度和划分方法。
(3) 选择分析类型和分析选项
进入/SOLU中定义模态分析,声明模态分析方法,指定模态提取选项、模态扩展选项等。
(4) 施加边界条件并求解
位移约束:施加必需的约束来模拟实际的固定情况;在没有施加约束的方向上将计算刚体振型;不允许有非零位移约束。
外部载荷: 因为振动被假定为自由振动,所以忽略外部载荷。然而,ANSYS程序形成的载荷向量可以在随后的模态叠加分析中使用
(5)评价结果
进入通用后处理器POST1,列出各自然频率,观察振型,观察模态应力