【正文】 同時讓ANSYS程序選擇一些自由度。下面是選擇主自由度的基本準則：。例如對于平板問題，應(yīng)至少在法向上選擇幾個主自由度（見圖1a）。圖1（a）平板可能有的法向主自由度（b）X方向運動引起Y方向運動（見圖2）。相反地，不要選擇質(zhì)量相對較小或有較高剛度（如靠近約束處的自由度（DOF））的位置作為主自由度。，則只須選中耦合集中第一個（首要的）自由度。（SHELL51或SHELL61），選擇模型中的平行于或接近平行于中心線部分的所有節(jié)點　的全局UX自由度為主自由度，這樣就可以避免主自由度間的振蕩運動（見圖3）。對于MODE≥2的軸對稱周期單元，應(yīng)將其UX、UZ自由度都選擇為主自由度?！×硪环N方法是觀察在模態(tài)分析解中輸出的縮減質(zhì)量分布。167。例如，程序?qū)磫卧菑淖蟮接疫€是從右到左被處理的而選擇出不同的主自由度集。對于有統(tǒng)一的大小和特征的網(wǎng)格（如平板），主自由度通常不會是統(tǒng)一的。在質(zhì)量分布不規(guī)則的結(jié)構(gòu)中也應(yīng)做同樣的處理，因為程序選出的主自由度　可能集中在高質(zhì)量區(qū)。 過程模態(tài)分析過程由四個主要步驟組成：；；； 。 主要完成下列工作：首先指定工作名和分析標題，然后在前處理器（PREP7）中定義單元類型、　單元實常數(shù)、材料性質(zhì)以及幾何模型。　注意以下兩點：如果指定了非線性單元，它們將被當(dāng)作是線性的。在模態(tài)分析　中必須指定楊氏模量EX（或某種形式的剛度）和密度DENS（或某種形式的質(zhì)量）。167。在得到初始解后，再對模態(tài)進行擴展，以供查看。167。 ANSYS提供的用于模態(tài)分析的選項如下表所示，表中的每一個選項都將在隨后詳細解釋。求解菜單有兩種可　能的狀態(tài)“ 簡潔式（abridged ）” 或者“ 展開式（unabridged ）” ，它總是與上一個ANSYS 　任務(wù)是的狀態(tài)相同。當(dāng)顯示的是簡　潔式求解菜單，如果想訪問其他求解設(shè)置　( 即，要用到的有效求解設(shè)置，但該分析類型又不　會遇到) ，就從求界菜單中選擇展開式菜單項展開求解設(shè)置項。 注意 — 在單點響應(yīng)譜分析（SPOPT,SPRS ）和動力學(xué)設(shè)計分析方法（SPOPT,DDAM ）中，　模態(tài)擴展可以放在譜分析之后按MXPAND 命令設(shè)置的重要性因子SIGNIF 值有選擇地進行。 167。注意 — 在模態(tài)分析中Restart （重啟動）是無效的。 167。167。對于大多數(shù)應(yīng)用，選用分塊Lanczos法、子空間法、PowerDynamics法或縮減法。一旦選用某種模態(tài)提取方法，ANSYS程序自動選擇對應(yīng)的求解器。 167。對于非對稱法和阻尼法，應(yīng)該應(yīng)當(dāng)提取比必要的階數(shù)更多的模態(tài)以降低丟失模態(tài)的可能性，但需要花費更長的求解時間。：Number　of　Modes　to　Expand[MXPAND] 該選項只在采用縮減法、非對稱法和阻尼法時要求設(shè)置。在用單點響應(yīng)譜分析（SPOPT,SPRS）和動力學(xué)設(shè)計分析方法（SPOPT,DDAM）中，模態(tài)擴展可能要放在譜分析之后按命令MXPAND設(shè)置的重要性因子SIGNIF數(shù)值有選擇地進行。167。我們建議在大多數(shù)應(yīng)用中采用缺省一致質(zhì)量矩陣。另外，用集中質(zhì)量陣時求解時間短，需要的內(nèi)存少。：Prestress　Effects　Calculation[PSTRES] 該選項用于確定是否考慮預(yù)應(yīng)力對結(jié)構(gòu)振型的影響。在分析中希望包含預(yù)應(yīng)力的影響，則必須首先進行靜力學(xué)或瞬態(tài)分析生成單元文件，參見“有預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析”。注意 ─ 在有預(yù)應(yīng)力的周期對稱單元如PLANE25 和SHELL61 上只可以加軸對稱載荷。 完成了模態(tài)分析選項（Modal　Analysis　Option ）對話框中的選擇后，單擊OK，接著彈出一個對應(yīng)于于指定的模態(tài)提取方法的選項對話框，是以下選擇域的組合：– 域：FREQB ，F(xiàn)REQE 指定感興趣的模態(tài)頻率范圍。在大多數(shù)情況下不需要設(shè)置這個域，其缺省值為1。設(shè)置此選項后，在輸出文件（）中會列出所設(shè)置數(shù)目的縮減振型。– 域：Nrmkey 關(guān)于振型歸一化的設(shè)置。如果在模態(tài)分析后進行譜分析或模態(tài)疊加法分析，則應(yīng)該選擇相對于質(zhì)量陣[M]進行歸一化處理。實現(xiàn)的方法是用*GET命令（在譜分析完成后）查到模態(tài)系數(shù)并在SET命令中將模態(tài)系數(shù)用做比例因子。只適用于Subspace和PowerDynamics法。詳細情況參見ANSYS命令參考手冊。– 域：CEkey 指定處理約束方程的方法。該選項只適用于分塊Lanczos法。）167。主自由度（M自由度（DOF））指能描述結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性的“重要的”自由度。建議用命令[M,MGEN]根據(jù)對結(jié)構(gòu)的動力學(xué)特牲的了解定義盡可能多的M自由度（DOF），并用命令[TOTAL]讓程序按照剛度/質(zhì)量比選取一些附加的主自由度。關(guān)于主自由度的更詳細內(nèi)容參見“矩陣縮減”部分。 在典型的模態(tài)分析中唯一有效的“載荷”是零位移約束?？梢允┘映灰萍s束之外的其它載荷，但它們將被忽略（見下面的說明）。下表給出了施加位移約束的命令。參見ANSYS基本分析過程指南第2章關(guān)于實體模型加載－有限元加載的比較的探討。程序會計算出相應(yīng)于所加載荷的載荷向量， 中以便在模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析或瞬態(tài)分析中使用。167。模態(tài)分析中的加載命令載荷形式 實體或 FE 模型 圖素 施加 刪除 列表 運算 加載設(shè)置 Displacement實體模型關(guān)鍵點DKDKDELEDKLISTDTRAN—實體模型線DLDLDELEDLLISTDTRAN—實體模型面DADADELEDALISTDTRAN—FE模型節(jié)點DDDELEDLISTDSCALEDSYM,DCUM167。在求解菜單中選取載荷操作類型（Apply、Delete等），然后選載荷類型（Displacement、Force等），最后選取將施加載荷的對象（keypoint、line、node等）。 可按如下GUI途徑列表顯示施加的載荷：GUI:　Utility　MenuListLoadsload　type167。載荷步選項選項 命令 GUI 途徑 阻尼（動力學(xué)）選項 Alpha（質(zhì)量）阻尼ALPHADMain　MenuSolutionLoad　Step　OptsTime/FrequencDampingBeta（剛度）阻尼BETADMain　MenuSolutionLoad　Step　OptsTime/Frequenc　Damping恒定阻尼比DMPRATMain　MenuSolutionLoad　Step　OptsTime/　Frequenc　　Damping材料阻尼比MP,DAMPMain　MenuSolutionLoad　Step　OptsOtherChange　Mat　PropsTemp　DependentPolynomial阻尼只在有阻尼的模態(tài)提取法中使用，在其它模態(tài)提取法中阻尼將被忽略。詳細內(nèi)容參見“模態(tài)提取法”介紹，同時請參閱“瞬態(tài)動力學(xué)分析”中關(guān)于阻尼的介紹。雖然阻尼并不影響特征值解，但它將被用于計算每個模態(tài)的有效阻尼比，此阻尼比將用于計算譜產(chǎn)生的響應(yīng)。 167。在總體直角坐標系三個軸向和轉(zhuǎn)動方向上，均假定施加單位位移譜激勵，就計算出參與系數(shù)和模態(tài)系數(shù)。當(dāng)使用實特征值模取方法（如子空間法、分塊Lanczos法或QR阻尼法）進行模態(tài)分析時，將計算轉(zhuǎn)動參與系數(shù)。參與系數(shù)或模態(tài)系數(shù)適用于在最后應(yīng)用的坐標系（3 －D 分析繞Z 軸旋轉(zhuǎn)）方向上定義的激勵（假定為單位位移譜）。 167。這樣便可在重新進入ANSYS后用命令RESUME來恢復(fù)以前建的模型。 求解輸出內(nèi)容主要是固有頻率。由于振型現(xiàn)在還沒有被寫到數(shù)據(jù)庫或結(jié)果文件中，因此還不能對結(jié)果進行后處理。167。你可以用下面的兩個方法來檢查被漏掉的模態(tài)：使用更多的迭代向量和改變特征值提取法的漂移點數(shù)值。GUI方式則按下列步驟進行：　MenuSolutionAnalysis　Options，彈出Modal　Analysis對話框；，指定提取的模態(tài)數(shù)目，然后單擊OK按鈕，彈出Subspace　Modal　Analysis對話框。GUI方式則按下列步驟進行：　MenuSolutionAnalysis　Options，彈出Modal　Analysis對話框；，指定提取的模態(tài)數(shù)目，然后單擊OK按鈕，彈出Subspace　Modal　Analysis對話框。如果采用的是阻尼模態(tài)提取法，求得的特征值和特征向量都是復(fù)數(shù)。如果采用的是QR阻尼模態(tài)提取法，求得的特征值是復(fù)數(shù)。167。命令：FINISHGUI：關(guān)閉Solution菜單167。“縮減解”常用主自由度表達。也就是說，“擴展模態(tài)”不僅適用于縮減模態(tài)提取方法得到的縮減振型，而且也適用于其它模態(tài)提取方法得到的完整振型。譜分析中同樣要求進行模態(tài)擴展。如要將模態(tài)擴展放在譜分析之后進行，請在“Mode　analysis　options（模態(tài)分析選項）”（MODOPT）對話框中的“mode　expansion（模態(tài)擴展）”欄（MXPAND）選NO。167。、（如果采用縮減法）必須存在。數(shù)據(jù)庫中必須包含和解算模態(tài)時所用模型相同的分析模型。 。 。 選項：Expansion　Pass　On/Off[EXPASS ］ 選擇ON（打開）。 選項：Number　of　Modes　to　Expand ［MXPAND,NMODE ］ 指定要擴展的模態(tài)數(shù)。缺省為不進行模態(tài)擴展。 選項：Frequency　Range　for　Expansion ［MXPAND,FREQB,FREQE ］ 這是另一種控制要擴展的模態(tài)數(shù)的方法。模態(tài)分析中的“應(yīng)力”并不代表結(jié)構(gòu)中的實際應(yīng)力，而只是給出一個各階模態(tài)之間相對的應(yīng)力分布的概念。 Printed　Output （擴展得到的振型，應(yīng)力，力）。 Database　and　results　file　output 。比如，不可能輸出每隔一階的模態(tài)信息。命令：SOLVEGUI：Main　MenuSolutionGurrent　LS5. 如須擴展另外的模態(tài)（如不同頻率范圍的模態(tài)）請重復(fù)步驟3和4。譜分析要求所有的擴展模態(tài)保存在一個載荷步中。如要將模態(tài)擴展放在譜分析之后進行，請在“Mode　analysis　options（模態(tài)分析選項）”（MODOPT）對話框中的“mode　expansion（模態(tài)擴展）”欄（MXPAND）選NO。命令：FINISHGUI：關(guān)閉Solution菜單167。分析結(jié)果包括：擴展振型可以在POST1［/POST1］即普通后處理器中觀察模態(tài)分析的結(jié)果。關(guān)于后處理功能的完整描述參見ANSYS基本過程指南的第4章。 ： 。比如擴展了6階模態(tài)，結(jié)果文件中將有由6個子步組成的一個載荷步。常用的模態(tài)分析POST1操作如下：167。下面是一個該命令輸出結(jié)果的例子：*****INDEX　OF　DATA　SETS　ON　RESULTS　FILE*****SETTIME/FREQLOAD　STEPSUBSTEPCUMULATIVE命令：SET,LISTGUI：Main　MenuGeneral　PostprocList　ResultsResults　Summary167。167。 167。結(jié)果數(shù)據(jù)通過一個標識字和一個ETABLE命令中的順序號或部件名組合起來加以區(qū)分。167。PLNSOL和PLESOL命令的KUND域可用來設(shè)置將未變形形狀疊加在顯示結(jié)果中。這種平均會導(dǎo)致在不同材料單元、不同的殼厚度、或其它不連續(xù)性出現(xiàn)處的節(jié)點上出現(xiàn)“污損”值。 167。167。詳情參見ANSYS基本分析過程指南。167。除了首先要通過進行靜力分析把預(yù)應(yīng)力加到結(jié)構(gòu)上外，有預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析的過程和常規(guī)模態(tài)分析基本上一樣：［PSTRES,ON］的靜力分析解?！办o力學(xué)分析”中描述了如何進行靜力學(xué)分析。另外。步驟1也可以是一個瞬態(tài)分析。 大變形預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析 可以在大變形靜力學(xué)分析后進行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析，以便計算高度變形結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型。另外，必須用UPCOORD命令修正坐標以得到正確的應(yīng)力，使用 EMATWRITE 命令指定寫出 文件。如果( 利用命令 LVSCALE ) 指定，這些載荷將傳遞給后續(xù)的模態(tài)疊加分析。 如果結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出循環(huán)對稱（例如，風(fēng)輪或正齒輪）特點，則可以通過僅對它的一部分建模來計算結(jié)構(gòu)整體的固有頻率和振型。另一個好處是只需建部分模型便可以觀察整個結(jié)構(gòu)的振型。167。正確的基本扇區(qū)應(yīng)該滿足這樣的特點：即若在全局柱坐標空間（CSYS=1）中將其重復(fù)n次，則能生成整個模型（見圖4）。 理解循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)模態(tài)分析的過程，需要理解節(jié)徑這個概念（這里的“節(jié)”是振動術(shù)語，而不是有限元中的節(jié)點的“節(jié)”）。這時，大多數(shù)振型中將包含如圖5所示的橫穿整個圓盤表面的板外位移為零的線，通常稱為節(jié)徑。因此ANSYS中關(guān)于節(jié)徑的數(shù)學(xué)定義是廣義的，未必和橫穿結(jié)構(gòu)的零位移線條數(shù)相符。若節(jié)徑數(shù)等于ND，此變化可用函數(shù)COS（ND*THETA）表示。例如，節(jié)徑=0且扇區(qū)角=60度的扇區(qū)將產(chǎn)生沿周向有0,6,12,…,6n個波形的模態(tài)。）167。有無預(yù)應(yīng)力，循環(huán)模態(tài)分析都是可以使用的。這兩個宏都可以處理實體結(jié)構(gòu)或殼單元。基本扇區(qū)的跨角θ應(yīng)當(dāng)滿足nθ=360，n是整數(shù)。允許存在內(nèi)部的耦合及約束方程。基本扇區(qū)的定義必須有如圖7所示的相匹配的低（low）角度側(cè)面和高（high）角度側(cè)面。側(cè)面可以是任何形狀，不必是柱坐標空間中的“平面”。對另一側(cè)面上的節(jié)點也可定義為一個組件，也可以不定義。命令：ALLSELGUI：Utility　MenuSelectEverything。這兩個扇區(qū)的節(jié)點之間存在一個恒定的偏移量（由參數(shù)NTOT指定）。宏CYCGE