机床CAE建模方法及动态特性分析(5)

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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

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