含裂纹梁的模态分析待续返.docx

3.含裂纹弹性梁的振动模态分析
3.1引言
实际机械结构中常作用有动载荷，它与静载荷的区别在于动载荷是与时间有关的载荷，如车辆启动、制动和惯性力的作用。动载荷作用下，结构上相应的位移、应力和应变不仅随空间位置变化，而且随时间变化。动力学主要解决的问题有两个方面：①寻求结构的固有频率和主振动，从而了解结构的振动特性，以便更好地利用和减少振动；②分析结构的动力学响应特性，以计算结构振动时的动力学响应和动位移的大小和其变化规律。
模态分析一般用于确定结构的振动特性，即结构的固有频率和振型。本章旨在通过对裂纹梁进行模态分析，寻求梁的固有频率和主振型，因梁中存在损伤，从而得到的固有频率在损伤处存在差异，从而识别出裂纹的位置。本章分析了裂纹的长度、深度、位置和方向对固有频率的影响。
3.2含裂纹梁的模态分析过程
读入模型文件
①定义工作名。选择菜单UtilityMenu→File→ChangeJobname，弹出如图3-1所示的对话框，在“[/FILNAM]”文本框中输入“Thegraduationdesign”，将“Newloganderrorfiles”后面的复选框选中，使其处于“Yes”状态，单击“OK”按钮，关闭对话框。

图3-1定义工作名对话框
②定义工作标题。选择菜单UtilityMenu→File→ChangeTile，弹出如图3-2所示的对话框，在“[/FILNAM]”文本框中输入“beam”，单击“OK”按钮，关闭对话框。

图3-2定义工作标题对话框
③重新显示。选择菜单UtilityMenu→Plot→Replot，上面所定义的工作标题在图形输出窗口中显示出来。
④设置优选项。选择菜单UtilityMenu→Preferences，弹出“PreferencesforGUIFiltering”对话框，选中“Structural”复选框，如图3-3所示，单击“OK”按钮，关闭对话框。

图3-3优选项设置对话框
⑤读入模型文件。先把第二章建立的含裂纹梁的模型thegraduationdesign.db复制到工作目录下，选择菜单UtilityMenu→File→Resumefrom，弹出“ResumeDatabase”对话框，选中thegraduationdesign.db选项，单击“OK”按钮，将在图形输出窗口中显示建立好的模型，如图3-4所示。

图3-4裂纹梁模型图
划分网格
①定义单元类型。选择菜单MainMenu→Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete,弹出“ElementType”对话框，单击“Add”按钮，弹出如图3-5所示“LibraryofElementTypes”对话框。在该对话框中左侧列表中选择中“Structural”选项，及其下的“Solid”选项，在右侧列表中选择“Brick20node95”选项，单击“OK”按钮，此时“ElementTypes”对话框变成如图3-6所示，再单击“Close”按钮，关闭对话框。

图3-5单元类型列表框

图3-6选择单元类型对话框
②定义材料属性。选择菜单MainMenu→Preprocessor→MaterialProps→MaterialModels，弹出“DefineMaterialModelBehavior”对话框，在右侧的列表中连续双击“Structural→Linear→Elastic→Isotropic”选项，弹出如图3-7所示的“LinearIsotropicPropertiesforMaterialNumber1”对话框，在该对话框中“EX”后面的输入框中输入“2e11”，在“PRXY”后面的输入框中输入“0.3”，单击“OK”按钮。在右侧列表中双击“Density”选项，弹出如图3-8所示的“DensityforMaterialNumber1”对话框，在该对话框中“DENS”后面的输入框中输入“7.85e3”，单击“OK”按钮，此时，“DefineMaterialModelBehavior”对话框变成如图3-9所示，然后单击“Close”按钮关闭对话框。

图3-7定义材料属性对话框图3-8定义密度对话框

图3-9材料属性结果对话框
③划分网格。选择菜单MainMenu→Preprocessor→Meshing→MeshTool，弹出“MeshTool”对话框，如图3-10所示。单击“SizeControls”区域中“Global”后的“Set”按钮，弹出“GlobalElementSizes”对话框，在该对话框中“Elementedgelength”后面的输入框中输入“0.05”，如图3-11所示，单击“OK”按钮关闭对话框。单击“Mesh”按钮，弹出一个拾取对话框，单击“PickAll”按钮