西工大課程設(shè)計(jì)論文_機(jī)翼的模態(tài)分析與顫振分析(編輯修改稿)
2025-03-12 01:35 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 材料和隨溫度變化的材料等。 主要的分析類型除常規(guī)的靜力計(jì)算外，還包括慣性釋放靜力分析，即考慮結(jié)構(gòu)的慣性作用，計(jì)算無(wú)約束自由結(jié)構(gòu)在靜力載荷和加速度作用下產(chǎn)生的準(zhǔn)靜態(tài)響應(yīng)；非線性靜力分析，即幾何大變形非線性、 塑性和蠕變等材料非線性 及考慮接觸狀態(tài)的邊界非線性等。 。結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析是 Nastran的主要強(qiáng)項(xiàng)之一。不同于靜力分析，結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析常用來(lái)確定時(shí)間或頻率變化對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)或部件的影響，同時(shí)還要考慮各種阻尼和慣性效應(yīng)的作用。 Nastran 動(dòng)力學(xué)分析功能包括正則模態(tài)分析、復(fù)特征值分析、頻率及瞬間響應(yīng) 分析、隨機(jī)響應(yīng)分析、沖擊譜分析、動(dòng)力靈敏度分析、聲學(xué)分析等。振動(dòng)中小以及超大型問(wèn)題不同的解題規(guī)模 ，用戶可選擇Nastran不同的動(dòng)力學(xué)方法加以求解、 Nastran不但可以 求解部件和裝配件的頻率響應(yīng)函數(shù)， 而且具有頻率響應(yīng)裝配功能，通過(guò)頻響函數(shù)裝配，可以由部件或子系統(tǒng)的頻響函數(shù)得到整個(gè)裝配件的頻率響應(yīng)函數(shù)，從而研究系統(tǒng)各部件之間的耦合關(guān)系，確定振動(dòng)和噪聲的傳遞路徑，為減振降噪提供工程指導(dǎo)。 。高速行駛 的飛行器和受高速氣流作用的結(jié)構(gòu)在空氣動(dòng)力和氣流擾動(dòng)的作用下會(huì)產(chǎn)生 變形和彈性振動(dòng) ， 進(jìn)而會(huì)引起附加的氣動(dòng)力，而附加氣動(dòng)力又使機(jī)構(gòu)產(chǎn)生附加的變形和運(yùn)動(dòng)。氣動(dòng)彈性力學(xué)就是研究空氣動(dòng)力、彈性力學(xué)和慣性力之間的相互作用以及由此引起的對(duì)飛行器設(shè)計(jì)影響的一門(mén)邊緣學(xué)科。顫振現(xiàn)象的本質(zhì)是氣動(dòng)彈性動(dòng)不穩(wěn)定性現(xiàn) 象。 氣動(dòng)彈性問(wèn)題涉及氣動(dòng)、慣性及結(jié)構(gòu)間 的相互作用，飛機(jī)、直升機(jī)、導(dǎo)彈乃至高聳的電視塔、煙囪等都需要?dú)鈩?dòng)彈性方面的計(jì)算。 Nastran 的氣動(dòng)彈性分析功能主要包括靜態(tài)氣彈分析、動(dòng)態(tài)氣彈分析、顫振分析、氣彈優(yōu)化等。 除此之外， Nastran還能用來(lái)進(jìn)行屈曲分析、熱分析、流固耦合分析、多級(jí)超單元分析、高級(jí)對(duì)稱分析、設(shè)計(jì)靈敏度及優(yōu)化分析、轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性分析、概率有限元分析等。 本文應(yīng)用 ， 完成了兩個(gè)實(shí)例，一個(gè)是某一翼板的模態(tài)分析，另一個(gè)是平板的顫振分析，包括平板的模態(tài)分析以及求解顫振速度和顫振頻率。 3 二、翼板的模態(tài)分析 模態(tài)分析是用來(lái)求解結(jié)構(gòu)的自然頻率和 振型，模態(tài)分析可以計(jì)算正則化模態(tài)節(jié)點(diǎn)位移，約束力和正則化的單元力和應(yīng)力，并可同時(shí)考慮剛體模態(tài)，考慮拉伸剛化效應(yīng)的非線性特征模態(tài)分析等。模態(tài)分析的步驟如下： （ 1）創(chuàng)建或者讀入幾何模型。 （ 2）劃分有限單元網(wǎng)格。 （ 3）創(chuàng)建邊界條件。 （ 4）創(chuàng)建材料屬性。 （ 5）創(chuàng)建單元屬性。 （ 6）定義模態(tài)分析類型。 （ 7）分析求解。 （ 8）查看求解結(jié)果。 現(xiàn)用 。 對(duì)一翼板進(jìn)行模態(tài)分析，翼板 如圖 21 所示 ，其材料屬性如下：彈性模量為20e10Pa，泊松比為 ，密度為 7800kg/m3，該板一端固定。分析問(wèn)題求解如下。 圖 21 幾何模型示意圖 建立幾何模型的文件名 選擇菜單 FileNew，輸入文件名 model，單擊 OK 創(chuàng)建數(shù)據(jù)文件 。選擇分析代碼 ，選擇分析類型為 Structure。 創(chuàng)建幾何模型 單擊 應(yīng)用工具按鈕， CreatePointXYZ，在 Point Coordinates List中一次放入 [0,0,0]， [2,0,0]， [,0]， [,0]， [1,0]以建立 5 個(gè)點(diǎn)。CreateCurvePoint， Option： 2 Point，在 Point 1和 Point Point 1和 Point 5之間建立兩條直線。 CreateCurveSpline， Option： BSpline， BSpline Parameters：4， Order： Interpolation，在 Point List中輸入 Point 2:5，單擊 Apply建立樣條曲線。 CreateSurfaceEdge， Option： 3 Edge，依次選擇曲線 1,3,2，單擊 Apply建立橫截面。 CreateSolidExtrude， 在 Translation Vector中輸入 0,0,10，單擊 Apply建立立體模型，如圖 22所示。 4 圖 22 建立的立體模型 劃分有限元網(wǎng)格 單擊 應(yīng)用工具按鈕， 開(kāi)始創(chuàng)建有限元模型， 選擇 ActionCreate，ObjectMesh， TypeSurface， Elem Shape 選擇 Tet， Mesher 選擇 TetMesh， Topology選擇 Tet10，在 Input List中選擇實(shí)體 Solid 1，在 Global Edge Length框中輸入值為 ，單擊 Apply，完成劃分有限元網(wǎng)格，創(chuàng)建愛(ài)你完成的有限元網(wǎng)格模型如圖 23所示。 圖 23 劃分網(wǎng)格后的模型 設(shè)置邊界條件 單擊 應(yīng)用工具按鈕，選擇 ActionCreate， ObjectDisplacement，TypeNodal。在 New Set Name 選項(xiàng)中輸入 SPC，單擊 Input data 按鈕，輸入5 Translates0 0 0和 Rotations0 0 0，單擊 OK。單擊 Select Application Region按鈕，在 Geometry Filter 選項(xiàng)中選擇 FEM， 選擇模型的一側(cè)所有面的節(jié)點(diǎn)，單擊 Add、 OK、 Apply按鈕， 完成創(chuàng)建。施加邊界條件的有限元模型如圖 24所示。 圖 24 施加邊界條件后的模型 單擊 應(yīng)用工具按鈕，選擇 ActionCreate ， ObjectIsotropic ，MethodManual Input。 Material N
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