heaventian 发表于 2009-10-11 22:19

求教ANSYS对弦模态分析的频率为什么与计算的频率不相符?

求教ANSYS对弦模态分析的频率为什么与计算的频率不相符?
问题是对两端固定的弦求其固有频率
参数及MATLAB程序如下:
rho=7.8e3
E=2.2e11 %杨氏模量
niu=0.3 %泊松比
miu=E/(2*(1+niu)) %剪切模量
L=500%弦长
I=1:20
wp=I*pi/L*sqrt(E/rho) %驻波频率公式:wi=i*pi/L*v(v为速度)
fp=wp/2/pi
ws=I*pi/L*sqrt(2*miu/rho)
fs=ws/2/pi
频率结果如下:
fp =
Columns 1 through 8
    5.3109   10.6217   15.9326   21.2434   26.5543   31.8651   37.1760   42.4868
Columns 9 through 16
   47.7977   53.1085   58.4194   63.7302   69.0411   74.3519   79.6628   84.9736
Columns 17 through 20
   90.2845   95.5953100.9062106.2170

fs =
Columns 1 through 8
    4.6579    9.3158   13.9738   18.6317   23.2896   27.9475   32.6055   37.2634
Columns 9 through 16
   41.9213   46.5792   51.2372   55.8951   60.5530   65.2109   69.8689   74.5268
Columns 17 through 20
   79.1847   83.8426   88.5005   93.1585

ANSYS命令流如下:
FINISH
/CLEAR

/PREP7
ET,1,PLANE82
KEYOPT,1,3,3
R,1,1
MP,EX,1,2.2e11
MP,DENS,1,7800
MP,NUXY,1,.3
BLC4,,,500,1
ESIZE,0.5
MSHAPE,1,2D
MSHKEY,2
AMESH,ALL
SAVE

/SOLU
ANTYPE,MODAL
MODOPT,LANB,20            !提取10个模态
MXPAND,20                                  !展开10个模态
LSEL,S,,,2,4,2
DL,ALL,,UX
DL,ALL,,UY
ALLSEL
SOLVE
FINISH

/POST1
SET,LIST
如果查看动画显示:
set,first
plnsol,u,sum
ANMODE,10,0.3
set,next
plnsol,u,sum
ANMODE,10,0.3
里面包含有0.5个波长,1个,1.5个……和理论预测一致,但是其frequency却小得多:
*****INDEX OF DATA SETS ON RESULTS FILE*****
   SET   TIME/FREQ    LOAD STEP   SUBSTEPCUMULATIVE
   1 0.21838E-01         1         1         1
   2 0.60195E-01         1         2         2
   3 0.11800             1         3         3
   4 0.19505             1         4         4
   5 0.29135             1         5         5
   6 0.40689             1         6         6
   7 0.54166             1         7         7
   8 0.69566             1         8         8
   9 0.86886             1         9         9
    101.0613             1      10      10
    111.2728             1      11      11
    121.5036             1      12      12
    131.7535             1      13      13
    142.0225             1      14      14
    152.3106             1      15      15
    162.6178             1      16      16
    172.9441             1      17      17
    183.2893             1      18      18
    193.6536             1      19      19
    204.0369             1      20      20
另外,对频率进行二阶差分后,它门的数值基本相等。
请问大家这是为什么?
   0.0194
    0.0192
    0.0192
    0.0192
    0.0192
    0.0192
    0.0192
    0.0192
    0.0191
    0.0193
    0.0191
    0.0191
    0.0191
    0.0191
    0.0191
    0.0189
    0.0191
    0.0190
请大家帮帮忙,不胜感激!

heaventian 发表于 2009-10-11 22:26

而对于fp和fs其一阶差分相等。这是肯定的。因此,有限元求解应该有问题

16443 发表于 2009-10-12 10:25

ansys的单位有问题吧。
BLC4,,,500,1看看这个单位问题。

heaventian 发表于 2009-10-12 12:17

单位制应该没问题(KG-M-S),因为我想减少计算量,就把他看成了平面应力问题,因为不知道厚度对密度会不会有影响,于是就将板的厚度定位了1,要使它成为很长,我就让长度变成了500m,而MATLAB的单位也是国际单位KG-M-S。
不过现在发现,平面应力问题,薄板的厚度值的定义对于压强密度等没有任何影响。
另外,我刚才试了一下,将泊松比换为了0,这样应该对应于一根线,但是改变泊松比对结果基本没有丝毫改变。

[ 本帖最后由 heaventian 于 2009-10-12 12:51 编辑 ]

jxxansys 发表于 2009-10-12 13:07

!这是一个带预紧力的弦的模态分析,已通过理论验证,供参考

/PREP7
ET,1,LINK1
MP,EX,1,2E11
MP,PRXY,1,0.3
MP,DENS,1,7800
R,1,1E-6
K,1,0,0,0
K,2,1,0,0
LSTR,1,2
LESIZE,1,,,50
LMESH,1
FINISH

/SOLU
DK,1,UX
DK,1,UY
DK,2,UY
FK,2,FX,2000
PSTRES,ON
SOLVE
SAVE
FINISH

/SOLU
ANTYPE, MODAL
MODOPT,LANB,10
MXPAND,10
DK,2,UX
PSTRES,ON
SOLVE
FINISH

/POST1
SET,LIST
SET,FIRST
PLDI
ANMODE,10,0.5,,0
SET,NEXT
PLDI
ANMODE,10,0.5,,0
FINISH

heaventian 发表于 2009-10-12 17:51

非常感谢jxxansys 的帮助,我按照你的程序做了一下,果然有不少眉目。但是,仍然有不少问题,在做得过程中,发现固有频率与右端的初始压应力有关系,横波驻波的频率和纵波驻波的频率都随着拉应力的增大而增大,这也是为什么最开始没有预应力的时候频率那么小。
而有限元得到的频率与理论值近似相等的时候,弦长基本上已经增加了一倍。地震学中,波速与应力和应变无关,看来用在弦上面是失败的。
另外,由于变形太大,应该会导致弹性模量和密度的改变,所以,如果要与理论公式对应,也要将理论公式中的密度改变才行。

heaventian 发表于 2009-10-12 18:00

但是仍然有一个问题,我事先怎么能够知道将压力加多少,才能够使得ANSYS的解和理论公式相同呢?

jxxansys 发表于 2009-10-12 18:16

按振动学理论

heaventian 发表于 2009-10-13 14:50

如此说来,一个结构的固有频率随着外在载荷的改变而改变了?既然如此,那还叫什么固有频率?
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