第二章 谐响应分析(8)

r,1,0.02！定义单元实常数 r,2,2e-4,2e-8,2e-8,0.01,0.02 r,3,100

mp,ex,1,2e11！定义材料特性 mp,nuxy,1,0.3 mp,dens,1,7800

rect,,length,,width！定义有限元模型 k,5,,,high k,6,length,,high k,7,length,width,high k,8,,width,high l,1,5 *rep,4,1,1 esiz,0.1 amesh,all type,2 real,2 lmesh,5,8

n,500,length/2,width/2,mass_hig type,3 real,3 en,500,500 cerig,500,136,all cerig,500,138,all

cerig,500,154,all cerig,500,156,all fini /solu

anty,modal！模态求解

modopt,Lanb,10！指定模态提取方法和模态提取数目 mxpand,10,,,yes！指定扩展模态数目和计算单元应力 nsel,s,loc,z,high！添加边界条件 d,all,all alls solv fini /solu

anty,harm！选取Harmonic分析 alph,5！指定质量阻尼系数

f,500,fx,100！在节点500上施加X方向、振幅为100N的简谐力fx f,500,fz,0,100！在节点500上施加Z方向、振幅为100N的简谐力 ！且与fx具有

相差的简谐力

harfrq,0,10！指定简谐计算强制频率范围 nsubst,10！指定分析子步数 solv fini /post26

nsol,2,500,u,x！定义变量2为节点500在X方向上的位移 nsol,3,500,u,y！定义变量2为节点500在Y方向上的位移 nsol,4,500,u,z！定义变量2为节点500在Z方向上的位移 /grid,1

plva,2,3,4！绘制变量2、3和4的曲线

§2.8.2有预应力的吉他弦的谐响应

现在，分析如图7所示有预应力的吉他弦的谐响应。形状均匀的吉他弦直径为d为l，在施加上拉伸力F1后紧绷在两个刚性支点间，用于调出C音阶的E音符。在弦的四分之一长度处以力F2弹击此弦，要求计算弦的一阶固有频率f1，并验证仅当弹击力的频率为弦的奇数阶固有频率时才会产生谐响应。

几何尺寸：l = 710 mmc = 165 mmd = 0.254 mm 材料特性：E = 190×109 Paρ= 7920 kg/m3 载荷为：F1 = 84 NF2 = 1 N

取弹击力的频率范围为从0到2000HZ，并求解频率间隔为2000/8=250HZ的所有解，以便观察在弦的前几阶固有频率处的响应，并用POST26绘制出位移响应对频率的关系曲线。

图7有预应力的吉他弦

§2.8.2.1 GUI 方式分析过程 第 1步：设置分析标题

1.选取菜单途径Utility Menu>File>Change Title。输入“Harmonic Response of a Guitar String”，然后单击OK。 第 2步：定义单元类型

1.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete。

2.单击Add，弹出Library of Element Types对话框。 3.在左边的列表框中选中“Link”。

4.在右边的列表框中“2D Spar 1”上单击一次。 5.单击OK关闭Library of Element Types对话框。 6.在Element Types对话框中单击Close。 第 3步：定义实常数及材料特性

1.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>Real Constants。 2.单击Add，弹出Element Type for Real Constants对话框。

3.单击OK，弹出Real Constants for LINK1对话框，在Cross-sectional Area处输入5.0671E-8。单击OK。

4.单击Close关闭Real Constants对话框。

5.Main Menu>Preprocessor>Material Props>-Constant-Isotropic。在接着出现的对话框中单击OK。“Isotropic Material Properties”对话框将会出现。请在Young’s Modulus（EX）处输入190e9，在Density（DENS）处输入7920。单击OK关闭对话框。 第 4步：生成节点

1.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>-Modeling-Create>Nodes>In Active CS。

2.在node number处输入1。 3.输入X,Y,Z坐标分别为0,0,0。 4.单击Apply。

5.在node number处输入31。 6.输入X,Y,Z坐标分别为0.71,0,0。 7.单击OK。

8.选取菜单途径Utility Menu>PlotCtrls>Numbering。Plot Numbering Controls对话框将出现。

9.在“Node numbers”上单击一次打开（ON）节点号显示。

10.单击OK。

11.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>-Modeling-Create>Nodes>Fill between Nds。拾取菜单将会出现。

12.在ANSYS图形窗口中，在节点1和31（在屏幕的左边和右边）上都单击一次。在每个节点周围均会出现一个小框。

13.在拾取菜单上单击OK。Create Nodes Between 2 Nodes对话框将出现。 14.单击OK接受缺省地用29个节点来填充。节点2～3将出现在窗口中。 第 5步：生成弦单元

1.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>-Modeling-Create>Elements>-Auto Numbered-Thru Nodes。拾取菜单将会出现。 2.在图形窗口中，单击节点1和2各一次。 3.单击Apply。在选中的节点间将出现一条线。

4.选取菜单途径Main Menu > Preprocessor > Copy > -Elements-Auto Numbered。拾取菜单将会出现。

5.在图形窗口中选中刚刚生成的单元，单击OK关闭拾取对话框。“Copy Elems-Auto Num”对话框将会出现。

6.在total number of copies处输入30，在Node number increment处输入1，单击OK。

7.选取菜单途径Utility Menu>Plot>Elements，图形窗口中将显示出完整的由30个单元组成的弦。

8.单击工具条上的SAVE_DB保存数据库。 第 6步：定义载荷和边界条件

1.选取菜单途径Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Structural-Displacement>On Nodes。拾取菜单将会出现。

2.选取节点1并在拾取菜单中单击OK。Apply U,ROT on Nodes对话框将出现。 3.在DOFS to be constrained滚动框中，在“All DOF”上单击一次使其高亮度显示。 4.单击OK。

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