mc80 型雙主機大梁沖機身結構有限元分析及優(yōu)化設計論文

1、<p><b>　　揚州大學廣陵學院</b></p><p><b>　　本科生畢業(yè)設計</b></p><p>　　畢業(yè)設計題目 MC80 型雙主機大梁沖機身結構 </p><p>　　有限元分析及優(yōu)化設計 </p&

2、gt;<p>　　學 生 姓 名 </p><p>　　專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 </p><p>　　班 級

3、 </p><p>　　指 導 教 師 </p><p>　　完 成 日 期 2014年 6 月 3 日 </p><p><b>　　中文摘要</b></p><p>　　隨著各種結構分析理論和優(yōu)

4、化設計理論的提出與成熟，結合迅猛發(fā)展的計算機技術，機床企業(yè)對于機床結構的設計也從傳統(tǒng)的經(jīng)驗、類比、靜態(tài)的設計階段，向動態(tài)優(yōu)化設計階段邁進。利用大型有限元分析軟件ANSYS,以MC80壓力機機身為研究對象，對MC80壓力機進行三維建模。應用ANSYS 有限元分析軟件對壓力機機架進行靜態(tài)分析和模態(tài)分析，在壓力機機架滿足足夠的強度和剛度條件下，品縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品質量，降低制造成本，增強企業(yè)競爭力。為提高壓力機產(chǎn)品的性能、質量和壽命降

5、低產(chǎn)成本提供科學計算分析的依據(jù)從而能夠增強其產(chǎn)品在市場的競爭力。其主要內(nèi)容如下：</p><p>　　對MC80型壓力機機身進行三維實體建模；</p><p>　　了解MC80壓力機工作性質和工作狀態(tài)；對其進行工作載荷分析，確定邊界條件及加載方案；</p><p>　　劃分網(wǎng)格，進行有限元結構靜態(tài)分析，求出機身的應力和應變分布規(guī)律，評價載荷對壓力機工作性能的影響；&

6、lt;/p><p>　　對機身模型進行約束模態(tài)分析，求解機身固有頻率以及相應的振型等動態(tài)參數(shù)，分析其對工作狀況的影響。；</p><p>　　根據(jù)分析結果，在應力集中危險區(qū)域采取措施改善應力狀況；在低應力區(qū)域，改變相關尺寸變量，以達到減輕部件總體質量的目的。重新進行有限元分析，檢驗改變尺寸后的剛度和強度。重復進行以上步驟，直到獲取最佳方案。 </p><p>　　6.

7、最后對論文的研究內(nèi)容進行了總結和展望。</p><p>　　關鍵詞：壓力機，有限元分析，ANSYS，優(yōu)化設計</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the proposal and maturation of all kinds of structural analysis and optimum

8、design theory, as well as the rapid development of computer technology, the design of the structure of machine tools in our country’s machine tool enterprises has also transited from the period of traditional, analog and

9、 static design to the period of dynamically optimum. Using ANSYS FEM software, body of MC80 press, three-dimensional model of is made. Application of ANSYS finite element analysis software for static</p><p>

10、　　for the 3D solid modeling of MC80 press frame;</p><p>　　understanding of MC80 press the nature of the work and work state; analysis of the work load, boundary conditions and loading scheme;</p><

11、p>　　mesh, static finite element analysis, the stress and strain distribution of the fuselage, impact load on working performance;</p><p>　　the free modal analysis on the model, solving the natural frequen

12、cies and corresponding vibration modes of dynamic parameters, and analyzes its influence on the working condition of the. ;</p><p>　　according to the analysis results, the stress concentration risk areas to

13、take measures to improve the stress condition; in the low stress area, changing the size variables, in order to reduce the overall quality of components of the objective. Re for finite element analysis, test after changi

14、ng the size of stiffness and strength. The above steps are repeated, until obtaining the best scheme.</p><p>　　The research content of this dissertation is summarized and prospect.</p><p>　　Keyw

15、ords: press machine ，finite element analysis ，ANSYS，optimization design</p><p><b>　　中文摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><

16、p>　　1.1壓力機的發(fā)展與綜述1</p><p>　　1.1.1壓力機的綜述1</p><p>　　1.1.2我國壓力機的概況2</p><p>　　1.2本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段</p><p>　　1.2.1本課題的來源2</p><p>　　1.2.2要研究和解決的問題2<

17、;/p><p><b>　　1.3本章小結3</b></p><p>　　第二章 有限單元法4</p><p>　　2.1有限元的發(fā)展與現(xiàn)狀4</p><p>　　2.2 ANSYS軟件簡介8</p><p>　　2.3 有限元基本思想6</p><p>　　2.4

18、本章小結10</p><p>　　第三章 壓力機機身的靜態(tài)分析11</p><p>　　3.1機身簡介11</p><p>　　3.2幾何模型的建立11</p><p>　　3.2.1單元的選擇與劃分12</p><p>　　3.3邊界條件的施加13</p><p>　　3.3.1

19、載荷的施加13</p><p>　　3.3.2邊界約束條件14</p><p>　　3.4材料特性14</p><p>　　3.5計算結果分析14</p><p>　　3.5.1應力和變形要求：14</p><p>　　3.5.2應力圖形顯示16</p><p>　　3.5.3變形圖

20、顯示16</p><p>　　3.5.4應力分析18</p><p>　　3.5.5變形分析18</p><p>　　3.6本章小結18</p><p>　　第四章 機身結的構優(yōu)化19</p><p>　　4.1優(yōu)化分析19</p><p>　　4.2優(yōu)化方案一：19</p

21、><p>　　4.2.1實體模型圖19</p><p>　　4.2.2應力圖顯示20</p><p>　　4.2.3變形圖顯示20</p><p>　　4.3優(yōu)化方案二：22</p><p>　　4.3.1實體模型圖23</p><p>　　4.3.2應力圖顯示23</p>

22、<p>　　4.3.3變形圖顯示24</p><p>　　4.4優(yōu)化方案三：26</p><p>　　4.4.1實體模型圖26</p><p>　　4.4.2應力圖顯示27</p><p>　　4.4.3變形圖顯示27</p><p>　　4.5結果表格30</p><p&g

23、t;　　4.6本章小結31</p><p>　　第五章 壓力機的模態(tài)分析32</p><p>　　5.1模態(tài)分析概念32</p><p>　　5.2模態(tài)分析的作用32</p><p>　　5.3模態(tài)分析的的方法與步驟32</p><p>　　5.3.1模態(tài)分析的的方法32</p><p

24、>　　5.3.2模態(tài)分析的的步驟34</p><p>　　5.4機身的模態(tài)分析34</p><p>　　5.5本章小結40</p><p>　　第六章 結論與展望41</p><p><b>　　致謝42</b></p><p><b>　　參考文獻43</b&

25、gt;</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1壓力機的發(fā)展與概況</p><p>　　1.1.1壓力機的綜述</p><p>　　裝備制造業(yè)是為國民經(jīng)濟和國防建設提供生產(chǎn)技術裝備的制造業(yè),是制造業(yè)的核心組成部分,是國民經(jīng)濟發(fā)展特別是工業(yè)發(fā)展的基礎。在裝備制造業(yè)中,鍛壓制造是目前全世

26、界應用最為廣泛的制造方法之一。而在鍛壓機械中,機械壓力機又占有很大的比重。眾所周知,由于采用現(xiàn)代化的鍛壓工藝生產(chǎn)工件具有生產(chǎn)效率高,材料利用率高和改善了制件的內(nèi)部組織及力學性能,質量好,能量省和成本低的優(yōu)點。幾十年來,機械壓力機廣泛應用于沖裁,落料,彎曲,折邊,拉伸及其他冷沖壓工序,是汽車,摩托車,家用電器,儀器儀表,輕工,國防工業(yè),化工容器,電子等行業(yè)必備的關鍵設備。所以,工業(yè)先進的國家越來越多地采用鍛壓工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的切削工藝和其他工

27、藝。伴隨著工業(yè)的發(fā)展,壓力機的種類和數(shù)量越來越多,質量要求越來越大,能力越來越大,它在制造業(yè)和其它相關行業(yè)中的作用日趨顯著[1]。</p><p>　　機械壓力機是鍛壓機械中的一種，是用曲柄連桿或肘桿機構、凸輪機構、螺桿機構傳動，其工作平穩(wěn)、工作精度高、操作條件好、生產(chǎn)率高，易于實現(xiàn)機械化、自動化，適于在自動線上工作，在數(shù)量上居各類鍛壓機械之首。其中開式壓力機具有開式床身，工作臺在三個方向都是敞開的，裝卸模具和操

28、作都比較方便，同時為機械化和自動化創(chuàng)造了條件；但開式壓力機因為其床身呈C形，工作時變形大，剛性較差，而床身的強度、剛度將直接影響到零件加工精度、床身導軌的磨損和模具的壽命等。因此如何優(yōu)化床身結構，提高開式壓力機床身的靜態(tài)、動態(tài)特性，同時又能降低床身的結構重量，對于開式壓力機床身設計尤為重要。另一方面，隨著科學技術的發(fā)展，壓力機正向大噸位、高精度和高速度發(fā)展。例如，德國穆勒.萬加頓公司開發(fā)的螺旋壓力機最大噸位達到25000噸；一些冷精鍛加

29、工精度可0.02～0.05毫米；滑塊行程較快的可達到3000～4000次/分。要保證這些大噸位、高精度和高速壓力機的正常工作，首先應該在設計壓力機床身時必須保證有足夠的強度和剛度，同時考慮工作時的壓力機的振動情況。</p><p>　　1.1.2我國壓力機的概況</p><p>　　目前我國壓力機機身的設計至今大多沿用經(jīng)驗、類比的傳統(tǒng)設計方法，設計出的床身不僅性能差，結構笨重，速度、精度提

30、不高，而且設計周期長，制造成本高，更新?lián)Q代慢，這些問題使得國產(chǎn)壓力機在高檔次壓力機領域內(nèi)無法與國外壓力機相抗衡。隨著中國加入WTO，中國的機床制造企業(yè)的形勢將變得更加嚴峻，并面臨更為強大的競爭對手，為此，中國的壓力機制造企業(yè)必須改變原有的傳統(tǒng)設計方法，以先進的設計制造手段作為技術支撐，來提高我國壓力機的設計與制造水平，在新的市場環(huán)境中積極參與競爭。隨著CAD/CAM/CAE技術的日益普及和應用，有限元方法等現(xiàn)代結構分析方法已為工程技術設

31、計人員廣為認識和發(fā)展，在機床設計中得到廣泛的應用，并取得了顯著的技術經(jīng)濟效益。</p><p>　　1.2本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段</p><p>　　1.2.1本課題的來源</p><p>　　本課題來源于江蘇金方圓數(shù)控機床有限公司。MC80型壓力機是該公司根據(jù)市場需求而開發(fā)研制的產(chǎn)品。要求我們運用有限元分析技術對MC80型壓力機進行結構分析并給

32、出優(yōu)化方案。通過本課題的研究,為提高壓力機產(chǎn)品的性能，質量和壽命，降低產(chǎn)品成本提供科學計算分析的依據(jù)，增強其產(chǎn)品在市場的競爭力。</p><p>　　1.2.2要研究和解決的問題</p><p>　　要求運用有限元分析軟件ANSYS對MC80型壓力機進行有結構靜態(tài)分析、模態(tài)分析以及結構優(yōu)化設計。利用靜態(tài)有限元分析，校核液壓機機身部件的強度和剛度，并且根據(jù)分析的結果進行結構優(yōu)化設計以達到降低

33、生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。模態(tài)分析可以求出機身振動的固有頻率以及相應的振型，分析各種振型對液壓機工作狀態(tài)的影響。這對于了解液壓機現(xiàn)有結構的力學特性以及進而改善其結構有重要的意義，為液壓機的設計提供了理論和現(xiàn)實依據(jù)。主要任務內(nèi)容有：</p><p>　　對MC80型壓力機機身進行三維實體建模；</p><p>　　了解MC80型壓力機工作性質和工作狀態(tài)；對其進行工作載荷分析，確定邊界條件及加載

34、方案； </p><p>　　劃分網(wǎng)格，進行有限元結構靜態(tài)分析，求出機身的應力和應變分布規(guī)律，評價載荷對壓力機工作性能的影響；</p><p>　　對機身模型進行約束模態(tài)分析，求解機身固有頻率以及相應的振型等動態(tài)參數(shù)，分析其對工作狀況的影響。</p><p>　　根據(jù)分析結果，在應力集中危險區(qū)域采取措施改善應力狀況；在低應力區(qū)域，改變相關尺寸變量，以達到減輕部件總體

35、質量的目的。重新進行有限元分析，檢驗改變尺寸后的剛度和強度。重復進行以上步驟，直到獲取最佳方案。</p><p><b>　　1.3本章小結</b></p><p>　　本章主要介紹了這一次科學研究的對象：壓力機。在這一章節(jié)中，我們介紹了他的國內(nèi)外發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，針對它的實用性，我們對此再次就行優(yōu)化設計以求得到更好的效果。在這一章中，我們對研究目的和方法作了說明，在下

36、面的章節(jié)中，我們會具體進行分析和改進。</p><p>　　第二章 有限單元法</p><p>　　2.1有限元的發(fā)展與現(xiàn)狀</p><p>　　有限元法作為一種數(shù)值計算方法，它的產(chǎn)生和發(fā)展卻是首先在工程應用中取得突破。固體力學中最早采用計算機進行數(shù)值計算的是桿系結構力學 ，以桿件為單元 ，稱為矩陣位移法，它為有限元理論提供了思路。有限元法基本思想的提出，可以追溯

37、到 Courant 在1943 年的工作 ，Courant 第一次應用定義在三角區(qū)域上的分片連續(xù)函數(shù) 和最小位能原理來求解 St .Venant 扭轉問題。開始涉及有限元的概念。 1954 年，Argris J．H．用系統(tǒng)的最小勢能原理得到了系統(tǒng)的剛度矩陣，使已經(jīng)成熟的桿件矩陣位移法可以用來分析連續(xù)介質 。1955 年美國波音飛機制造公司的TurnerM.L 和Clough.R ，W ，在分析大型飛機結構時，第一次采用直接剛度法給出了用

38、三角形單元求解平面應力問題的正確解答，并導出了其單元剛度矩陣，發(fā)展成矩陣位移法。1960年R.W.Clough 把這種方法由航空結構工程擴展到土木工程，并正式命名為有限元法，這標志著有限元法的正式誕生。</p><p>　　到60年代末至 70年代初,出現(xiàn)了大型通用有限元程序, 它們以功能強、 用戶使用方便、 計算結果可靠和效率高而逐漸形成新的技術商品,成為結構工程強有力的分析工具。目前,有限元法在現(xiàn)代結構力學、

39、 熱力學、 流體力學和電磁學等許多領域都發(fā)揮著重要作用。</p><p>　　進入20世紀80年代以后，有限元法在理論的指導下， 其應用已由彈性力學平面問題擴展到空間問題、板殼問題，由靜力平衡問題擴展到穩(wěn)定問題、動力問題，從固體力學擴展到流體力學、傳熱學等學科，成為應用廣泛的分析工具。同時，隨著計算機技術的發(fā)展和軟件工程的興起，大型商用有限元軟件在更好的人機界面 、更強的分析功 能、更直觀結果的顯示方面取得了長足

40、的進步，并日益和計算機輔助設計CAD軟件集成 在一起 ，形成了一個新的領域CAE，給工程設計帶來巨大的變革。由于有限元法特別適合于計算機程序編寫，因此許多國家都編制了大型通用的有限元程序，如美國加利福尼亞大學研制的SAP軟件、麻省理工學院研制的ADINA 軟件、美國國家航空與宇航局研制的NASTRAN 軟件等。</p><p>　　有限元分析在工程設計和分析中得到了越來越廣泛的重視, 主要表現(xiàn)在以下幾個方面：增加

41、產(chǎn)品和工程的可靠性；在產(chǎn)品的設計階段發(fā)現(xiàn)潛在的問題；經(jīng)過分析計算，采用優(yōu)化設計方案 ，降低原材料成本；縮短產(chǎn)品投向市場的時間；模擬試驗方案，減少試驗次數(shù) ，從而減少試驗經(jīng)費。</p><p>　　縱觀當今國際上CAE軟件的發(fā)展情況，可以看出有限元分析方法的一些發(fā)展特點：</p><p>　?。ǎ保?shù)據(jù)統(tǒng)一。ＡＮＳＹＳ使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫來存儲模型數(shù)據(jù)及求解結果，實現(xiàn)前后處理、分析求解及多場分析

42、的數(shù)據(jù)統(tǒng)一。</p><p>　?。ǎ玻姶蟮慕Ｄ芰?。ＡＮＳＹＳ具備三維建模能力，僅靠ＡＮＳＹＳ的ＧＵＩ（圖形界面）就可建立各種復雜的幾何模型。 </p><p>　?。ǎ常姶蟮那蠼夤δ堋＃粒危樱伲犹峁┝藬?shù)種求解器，用戶可以根據(jù)分析要求選擇合適的求解器。</p><p>　?。ǎ矗姶蟮姆蔷€性分析功能。ＡＮＳＹＳ 具有強大的非線性分析功能，可進行幾何

43、非線性、材料非線性及狀態(tài)非線性分析。</p><p>　　（５）智能網(wǎng)格劃分。ＡＮＳＹＳ 具有智能網(wǎng)格劃分功能，根據(jù)模型的特點自動生成有限元網(wǎng)格</p><p>　?。ǎ叮┝己玫膬?yōu)化功能。 </p><p>　?。ǎ罚┝己玫挠脩糸_發(fā)環(huán)境。</p><p>　　現(xiàn)在有限元的用途很廣，用法很多，我們淺談下振動工程中的有限元模態(tài)分析：模態(tài)分析技術開

44、始于20世紀30年代，經(jīng)過70多年的發(fā)展，模態(tài)分析已經(jīng)成為振動工程中一個重要的分支。</p><p>　　有限元模態(tài)分析發(fā)展趨勢，當今國際上方法和軟件開發(fā)呈現(xiàn)出以下趨勢特征：</p><p>　?。?）從單純的結構力學計算發(fā)展到求解多物理場問題。近年來有限元方法已發(fā)展到流體力學、溫度場、電傳導、磁場、滲流和聲場等“耦合”場問題的求解計算； (2)由求解線性工程問題

45、進展到分析非線性問題。有限元技術在巖土工程中也有應用。它在鑲嵌技術上也有應用。</p><p>　　上述主要介紹了有限元的發(fā)展及其應用，接下來介紹下有限元方法的基本思想。有限元方法的基本思想是將求解區(qū)域離散為一組有限個、且按一定方式相互聯(lián)接在一起的單元組合體。由于各單元能按不同的聯(lián)接方式進行組合，且單元本身又可以有不同形狀，因此可以模擬幾何形狀復雜的求解域。有限元方法作為數(shù)值分析方法的一個重要特點是利用在每一個單

46、元內(nèi)假設近似函數(shù)來分片地表達求解域上的未知場函數(shù)。單元內(nèi)的近似函數(shù)通常由未知場函數(shù)或導數(shù)在單元的各個節(jié)點的數(shù)值和其差值來表示。這樣一來，在利用有限元方法分析問題時，未知場函數(shù)或其導數(shù)在各個節(jié)點的數(shù)值就成為新的未知量( 即自由度) ，從而使一個連續(xù)的無限自由度問題成為離散的有限自由度問題。求解出這些未知量，就可以通過插值計算出各個單元內(nèi)場函數(shù)的近似值，從而得到整個求解區(qū)域上的近似解。隨著單元數(shù)目的增加(單元尺寸減小) 或隨著單元自由度的增

47、加及插值函數(shù)的精度的提高，解的近似程度不斷改進，只要各單元是滿足收斂要求的，近似解最后將會收斂于精確解。</p><p>　　2.2有限元基本思想</p><p>　　有限元法的中心思想是對求解域(結構)進行單個兒劃分和分片近似，其計算步驟為：</p><p><b>　　(1)結構的離散化</b></p><p>　　

48、結構的離散化是有限元分析的第一步，它是有限元法的基礎。所謂結構的離散化，其過程簡單地說，就是將分析的結構物劃分成有限個離散體(單元體)，并在單元體指定點設置結點，把相鄰的單元體在結點處連接起來組成單元的集合體，以代替原來的結構，顯然單元體越多，越接近原來的結構。不同的分析對象采用不同的單元類型，常用的有桿單元，梁單元，板單元，殼單元，體單元等。</p><p><b>　　(2)選擇位移函數(shù)</b

49、></p><p>　　在結構的離散化完成以后，就可對單元進行特性分析。分析方法可按節(jié)點未知量選用變形、位移和應力的不同，有力法、位移法、混合法和雜交法，最常用的方法是位移法。為了能用結點位移表示單元體的位移、應變和應力，必須對單元中位移的分布作一定的假設，也就是假定位移是坐標的某種簡單函數(shù)——位移函數(shù)。位移函數(shù)的適當選擇是有限元分析的關鍵。在有限元法應用中，普遍地選擇多項式作為位移函數(shù)，因多項式的數(shù)學運算

50、(微分和積分)比較方便，并且由所有光滑函數(shù)的局部來看都可以用多項式逼近。根據(jù)所選定的位移函數(shù)，就可以導出用結點位移表示單元內(nèi)任一點位移的關系式，其矩陣形式是：</p><p>　　式中，{△}為單元內(nèi)任一點的位移列陣；[N]為形函數(shù)矩陣，它的元素是單元位置坐標的函數(shù)，反映了單元的位移形態(tài)；為單元的結點位移列陣。</p><p>　　(3)分析單元的力學特性</p><p

51、>　　位移函數(shù)選定以后，就可以進行單元力學特性的分析。它包括三部分內(nèi)容：</p><p>　　A．利用幾何方程和位移表達式(2-1)導出用結點位移來表示單元應變的關系式，尋求結點位移與應變的關系，即：</p><p><b>　　{ε}=[B] </b></p><p>　　式中，{ε}是單元內(nèi)任一點的應變列陣；[B]為單元應變矩陣。&

52、lt;/p><p>　　B．利用物理方程，由應變的表達式(2-2)導出用結點位移表示單元應力的關系式，即：</p><p>　　{σ}=[D][B] </p><p>　　式中，{σ}是單元內(nèi)任一點的應力列陣；[D]為與單元材料有關的彈性矩陣。</p><p>　　C．利用虛功原理建立作用于單元上的節(jié)點力和節(jié)點位移之間的關系式(節(jié)點平衡方程)，即

53、：</p><p>　　式中，在積分遍及整個單元的體積，為單元剛度矩陣；{R}為單元上節(jié)點力列陣。</p><p>　　(4)計算單元的等效節(jié)點力</p><p>　　彈性體經(jīng)過離散化以后，假定力是從單元的公共邊界傳遞到另一個單元的。因而，這種作用在單元邊界上的表面力以及作用于單元的體積力、集中力等都需要等效移置到節(jié)點上去，也就是用等效的節(jié)點力來替代所有作用在單元上

54、的力。移置的方法是按照作用在單元上的力與等效節(jié)點力在任何虛位移上所做的虛功都相等的原則來進行的。</p><p>　　(5)集合所有單元的平衡方程，建立整個結構的平衡方程</p><p>　　這個集合過程包括兩個方面的內(nèi)容：一個是由各個單元的剛度矩陣集合成整個物體的整體剛度矩陣；二是將作用于各單元的等效節(jié)點力列陣集合成總的荷載列陣。一般說來，集合所依據(jù)的理由是要求所有相鄰的單元在公共節(jié)點處

55、的位移相等。</p><p>　　于是得到以整體剛度矩陣[K]荷載列陣{R}以及整個物體的節(jié)點位移列陣{S}表示的整個結構的平衡方程：</p><p>　　[K]{δ}={R}</p><p>　　(6)求解未知節(jié)點位移和節(jié)點等效荷載以及整體剛度矩陣組成的平衡方程解出節(jié)點位移，然后利用公式和已求出的節(jié)點位移來計算各單元的應力，最后利用公式求出單元內(nèi)任一點的位移。&l

56、t;/p><p>　　2.3ANSYS軟件簡介</p><p>　　ANSYS 是一款以有限元分析為基礎的大型通用 CAE軟件，是現(xiàn)代產(chǎn)品設計中的高級CAD工具之一[2]。ANSYS中的Structral 模塊提供了完整的結構分析功能，包括幾何非線性"材料非線性"各種動力學分析等計算能力，此程序包在結構分析方面具有強大的功能!在實際生產(chǎn)過程中，常常會遇到各種各樣的機械結構分

57、析問題：如機械結構受力，變形及內(nèi)部應力情況等等，利用ANSYS 軟件對機械模型進行仿真模擬計算，通過應力"應變云圖直觀展示構件的性能特點，從而為解決機械結構中常見的問題提供理論依據(jù)。ANSYS 仿真分析的結果可以幫助設計人員對實際生產(chǎn)方案作出準確的判斷，節(jié)省物力財力，為提高生產(chǎn)效率及縮短設計研發(fā)周期的產(chǎn)生有很大的作用[3]。</p><p>　　ANSYS軟件計算分析的原理是將連續(xù)的結構離散成有限多個單

58、元，并在每一個單元中設定有限數(shù)量的節(jié)點，將連續(xù)體看作是只在節(jié)點處相連續(xù)的一組單元的集合體，時選定場函數(shù)的節(jié)點值作為基本未知量，并在第一單元中假設一個插值函數(shù)來表示單元中場函數(shù)的分布規(guī)律，進而利用彈性力學"固體力學"結構力學等力學中的變分原理去建立用以求解節(jié)點未知量的有限元方程，從而將一個連續(xù)域中的無限自由度問題轉化為離散域中的有限自由度問題[4]求解后就可以利用解得的節(jié)點值和設定的插值函數(shù)確定單元上以至整個集合上的場

59、函數(shù)。</p><p>　　ANSYS典型的分析過程由前處理、求解計算和后處理３個部分組成。</p><p>　　前處理：有限元模型是進行有限元分析的計算模型或數(shù)學模型，它為計算提供原始的數(shù)據(jù)。建模是整個有限元分析過程的關鍵，模型合理與否將直接影響計算結果的精度、計算時間的長短及計算過程能否完成，其中建模主要包括以下幾步：</p><p>　?。ǎ保〈_定工作名和分

60、析標</p><p>　?。ǎ玻≡O置分析模塊 ；</p><p>　?。ǎ常《x單元類型和選項 ；</p><p>　?。ǎ矗《x實常數(shù)；</p><p>　?。ǎ担《x材料性質 ；</p><p>　?。ǎ叮?chuàng)建分析幾何模型 ；</p><p>　?。ǎ罚〗⒂邢拊Ｐ?；<

61、;/p><p>　　（８）　對模型進行網(wǎng)格劃分 ；</p><p>　　選擇單元的要點包括：</p><p>　?。ǎ保€性結構（應力）分析，建議采用高階單元；</p><p>　?。ǎ玻Ψ蔷€性應力分析， 用低階單元采用較密網(wǎng)格，而不用較粗網(wǎng)格高階單元；</p><p>　?。ǎ常Ψ治觯倪呅伪热切谓Y果要

62、好。</p><p>　　加載及求解：加載即用邊界條件數(shù)據(jù)描述結構的實際情況，即分析結構和外界之間的相互作用。載荷的含義有：自由度約束位移、節(jié)點力（力，力矩）、表面載荷壓力、慣性載荷（重力加速度，角加速度）。</p><p>　　可以在實體模型或 ＦＥＡ（有限元分析）模型（節(jié)點和單元）上加載。直接在實體模型加載優(yōu)點是幾何模型加載獨立于有限元網(wǎng)格，重新劃分網(wǎng)格或局部網(wǎng)格修改不影響載荷；同時加

63、載的操作更加容易，尤其是在圖形中直接拾取時。但要注意：無論采取何種加載方式，ＡＮＳＹＳ 求解前都將載荷轉化到有限元模型上。因此，加載到實體的載荷將自動轉化到其所屬的節(jié)點或單元上。</p><p>　　后處理：后處理是將計算所得的結果可視化。ＡＮＳＹＳ有兩個后處理器：通用后處理器，它只能觀看整個模型在某一時刻的結果；時間歷程后處理器，可觀看模型在不同時間的結果。但此后處理器只能用于處理靜態(tài)或動力分析結果。動力分析結

64、果后處理的步驟主要包括：①從求解計算結果中讀取數(shù)據(jù)；②對計算結果進行各種圖形化顯示；③可對計算結果進行列表顯示；④進行各種后續(xù)分析。而靜力分析結果后處理的步驟主要包括：①繪變形圖，②變形動畫，③支反力列表，④應力等值線圖。</p><p>　　目前，ANSYS軟件已廣泛應用于機械制造"石油化工"輕工"造船"航空航天"汽車交通"電子"土木工程&q

65、uot;水利"鐵道"日用家電等一般工業(yè)及科學研究[27]，其技術涵蓋多個學科領域!隨著發(fā)展，ANSYS提供的機械工程仿真技術將越來越成熟，設計人員以真正耦合的方式使用ANSYS 技術，可獲得符合現(xiàn)實條件的解決方案，而綜合多物理場產(chǎn)品組合能使用戶利用集成環(huán)境中的多個耦合物理場進行仿真與分析ANSYS軟件可讓用戶更深入地鉆研，從而解決更多種類的問題，處理更為復雜的情況。因此，ANSYS產(chǎn)品以其靈活的仿真性能將會被越來越廣

66、泛地關注和應用。</p><p><b>　　2.4本章小結</b></p><p>　　在這一章節(jié)中，我們介紹了有限元的發(fā)展與現(xiàn)狀，有限元基本思想，ANSYS的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，說明了它的軟件有點和具體的使用方法。對其中的一些公式方程我們也進行了說明和列舉。</p><p>　　第三章 壓力機機身的靜態(tài)分析</p><p&

67、gt;<b>　　3.1機身簡介</b></p><p>　　機身是壓力機的一個基本支撐部件，工作時要承受全部工作變形力。因此，機身的合理設計對減輕壓力機重量，提高壓力機剛度，以及減少制造工時，都具有直接的影響。機身分為兩大類：即開式機身和閉式機身。機身結構分為鑄造結構和焊接結構兩種。我所研究的MC80壓力機為C型，焊接結構。</p><p>　　該設備的主要參數(shù)如下

68、:</p><p>　　型號: MC80；</p><p>　　公 稱 壓 力: 800KN；</p><p>　　標準行程次數(shù): 225mm 行程 100次/分；</p><p>　　機身材料是Q235A，密度；</p><p><b>　　許用角變形微?。?lt;/b></p>

69、<p>　　3.2幾何模型的建立</p><p>　　為了進行有限元分析，必須對于實體模型進行改造，使之成為很多微小單元和節(jié)點的組合，這樣的模型稱為有限元模型。其建立包括定義單元屬性，劃分網(wǎng)格生成單元以及添邊界條件等步驟。</p><p>　　MC80壓力機機身上有底座，有加強板、凸臺，油泵等，在建立有限元模型時，不可能全部考慮這些復雜的因素，不可能使有限元模型的質量矩陣、剛度

70、矩陣完全與事實相符，因此，按照等效截面方法對機身進行簡化，其簡化條件是簡化前后截面積和慣性矩分別相等。坐標原點建立在底座上。</p><p>　　機身前后板、側板、加強筋、加強板之間通過焊接而成，假定焊接為理想焊接，機身結構可視為一整體，以不等厚板處理。約束條件為機身與基礎連接的地腳螺釘全約束。簡化后機身力學實體幾何模型如圖3.1所示：</p><p>　　圖3.1 MC80實體幾何模型

71、</p><p>　　3.2.1單元的選擇與劃分</p><p>　　ANSYS單元庫中有超過150種不同的單元類型，在建立有限元模型時，先要選擇適當?shù)挠邢拊獑卧獊泶鎸嶋H的結構。在生成單元之前，必須設置合理的單元屬性，包括單元類型、實常數(shù)、材料特性以及單元坐標系等。軟件提供豐富的單元類型用于各種問題的計算，其中實體、板殼、和梁是三類常用單元。實體單元有SOLID45、SOLID92和SO

72、LID95等。關于有限元單元先擇的問題，通過計算比較指出：使用高階單元比使用低階單元的效果顯著；長方體單元比四面體單元計算效果好。雖然二次高階單元（帶有中間節(jié)點）比線性單元的節(jié)點數(shù)增加，但對曲線和曲面邊界的結構有較好的擬和，并且只用很少的單元就可以得到更高的精度。</p><p>　　本單元采用的是結構塊單元SOLID92，SOLID92適合劃分不規(guī)則的網(wǎng)絡模型。如:制作各種CAD / CAM系統(tǒng).solid92

73、為20節(jié)點磚形元素。這種元素由10個節(jié)點組成,每個節(jié)點沿節(jié)點坐標系x,y,z3個方向平動。單元的幾何形狀節(jié)點位置及坐標系如下圖 </p><p>　　圖3.2 SOLID92單元</p><p>　　元素輸入數(shù)據(jù)在節(jié)點旁邊，包括正交異性材料性能,正交異性材料的方向對應元素的坐標方向。元素坐標系統(tǒng)的方向所描述的是坐標系統(tǒng)。各板厚度以單元實常數(shù)的形式在定義單元特性時賦予各板。載荷的處

74、理：本題所使用的是均部載荷，對油泵和工作臺進行加載處理，總載荷為960KN。</p><p>　　利用ANSYS的智能尺寸網(wǎng)格劃分功能，網(wǎng)格劃分器對將要劃分網(wǎng)格的體上的所有線估算單元邊長大小，對幾何體上的彎曲近似區(qū)域的線進行細化，自動生成合理形狀的單元和單元尺寸分布。通過基本控制和高級控制可以設置網(wǎng)格劃分的智能尺寸，基本控制只需定義網(wǎng)格尺寸的等級從1（精細）到10（粗略）?？紤]到本文要進行靜動態(tài)的有限元分析，故選

75、取劃分網(wǎng)格的精度等級為6，智能劃分后，如圖3.3所示</p><p>　　圖3.3 網(wǎng)格劃分圖</p><p>　　3.3邊界條件的施加</p><p>　　機身靜態(tài)分析的邊界條件包括兩個方面：載荷的施加和邊界約束。</p><p>　　3.3.1載荷的施加</p><p>　　本設備的公稱壓力是800KN，但由于實

76、際應用中設備受到的是動載荷，故應在靜載荷上乘以一個動荷系數(shù)1.20，即960KN。分析其應力和變形時，取其公稱壓力為機身的外載荷。設備在工作時承受兩個方向的載荷，一個是作用在油泵上，方向向上；另一個是作用在工作臺上，方向向下。兩者大小相等，方向相反。2個載荷都是以均部載荷的形式作用在工作平面上的。</p><p>　　3.3.2邊界約束條件</p><p>　　MC80壓力機機座的邊界約束

77、條件為機身與導軌連接的螺栓全約束。圖1反應了ANSYS 上施加外力載荷和進行邊界約束。</p><p>　　圖1 約束和外力加載圖</p><p><b>　　3.4材料特性</b></p><p>　　機身為Q235鋼的板材焊接結構，在工作時其變形是彈性變形。材料特性常數(shù)包括：彈性模量、泊松比、密度，根據(jù)《機械設計手冊》，Q235鋼的彈性模

78、量E為206.76 Gpa,泊松比μ為0.27～0.3,本文取 E=2×1011Pa,μ=0.3, Q235鋼的密度取ρ= 7800kg/m3。</p><p><b>　　3.5計算結果分析</b></p><p>　　3.5.1應力和變形要求：</p><p>　?。?）機身變形要求:</p><p>&l

79、t;b>　　。</b></p><p>　?。?）機身材料為低碳鋼，結構的破壞形式一般為塑性屈服，所以在強度分析中采用第三強度理論或第四強度理論。但是第三強度理論未考慮主應力影響，它可以較好的表現(xiàn)塑性材料塑性屈服現(xiàn)象，只適用于拉伸屈服極限和壓縮屈服極限相同的材料。而第四強度理論考慮了主應力的影響，且和實驗較符合，它與第三強度理論比較更接近實際情況。因而在強度評價中通常采用第四強度理論導出的等效應

80、力（又稱Von Mises 等效應力）來評價。</p><p>　　第四強度的含義就是：在任何應力狀態(tài)下，材料不發(fā)生破壞的條件是：</p><p><b>　　[]</b></p><p><b>　　[]——許用應力，</b></p><p><b>　　而= </b><

81、;/p><p>　　其中： ， ， ——第一，第二，第三主應力</p><p>　　由前可知，機身材料為Q235，=235MPa</p><p>　　考慮到疲勞修正系數(shù)和疲勞修正系數(shù)安全系數(shù)，故安全系數(shù)取1.47，[]=/安全系數(shù)=235/1.47=160Mpa，而我們所要的應力要求是：[]≤160MPa</p><p>　　3.5.2應力圖形顯

82、示（MPa）</p><p>　　1)Von-Mises應力圖</p><p>　　圖1 Von-Mises應力云圖</p><p>　　3.5.3變形圖顯示(mm)</p><p><b>　　1)X方向變形圖</b></p><p><b>　　圖2 X向變形圖</b>

83、;</p><p><b>　　2)Y方向變形圖</b></p><p><b>　　圖3 Y向變形圖</b></p><p><b>　　3)Z方向變形圖</b></p><p>　　圖4 Z向變形圖</p><p><b>　　4)總

84、變形圖</b></p><p><b>　　圖5總變形圖</b></p><p><b>　　3.5.4應力分析</b></p><p>　　從Von-Mises應力圖中我們可以看出最大應力為77.172 Mpa，小于許用應力160 Mpa，符合要求。</p><p><b>

85、　　3.5.5變形分析</b></p><p>　　從X變形圖可以看出，變形為0.55237mm，符合了變形需要小于1 mm的要求。</p><p>　　從Y變形圖可以看出，變形為0.42429mm，符合了變形需要小于1 mm的要求。</p><p>　　從Z變形圖可以看出，變形為0.021491mm，符合了變形需要小于1 mm的要求。</p>

86、;<p><b>　　3.6本章小結</b></p><p>　　本章列出了壓力機的三維模型，細化后的圖形也列出來了。對于這壓力機模型我們介紹了它的材料特性，也對它進行了加載然后應力分析和變形分析。也對它的變形結果進行了分析，符合變形和應力要求。</p><p>　　第四章 機身結的構優(yōu)化</p><p><b>　　

87、4.1優(yōu)化分析</b></p><p>　　通常，一個好的產(chǎn)品設計，往往是綜合各種因素，提出一種初始方案，然后對其進行數(shù)值分析，使其滿足強度、剛度、穩(wěn)定性及可靠性和壽命等要求的預期目標，然后反復修改方案，使其具有較好的使用性能，并力求節(jié)省材料和能源，經(jīng)濟而具有競爭力。</p><p>　　機身的優(yōu)化原則是：通過改變機身板的厚度，應用ANSYS計算出機身最大應力，并滿足應力和變形

88、要求：應力：[δ]≤160MPa</p><p>　　變形：δx≤1mm δy≤1mm δz≤1mm</p><p><b>　　4.2優(yōu)化方案一：</b></p><p>　　將機身壁厚減少20mm,由原來的80mm改為60mm。</p><p>　　4.2.1實體模型圖</p><p>　　圖

89、4-2-1 實體模型圖</p><p>　　4.2.2應力圖顯示(MPa)</p><p>　　1）Von-Mises應力圖</p><p>　　圖4-2-2 Von-Mises應力云圖</p><p>　　4.2.3變形圖顯示(mm)</p><p><b>　　1)X方向的變形圖</b>&

90、lt;/p><p>　　圖4-2-3 X向變形圖</p><p><b>　　2）Y方向的變形圖</b></p><p>　　圖4-2-4 Y向變形圖</p><p><b>　　3）Z方向變形圖</b></p><p>　　圖4-2-5 Z向變形圖</p>

91、<p><b>　　4）總變形圖</b></p><p>　　圖4-2-6 總變形圖</p><p><b>　　4.2.4應力分析</b></p><p>　　1）從應力圖Von Mises中我們可以看出最大壓應力為101.51Mpa，小于許用應力160 Mpa，符合應力要求。</p><

92、p><b>　　4.2.5變形分析</b></p><p>　　從X變形圖可以看出，變形為0.70933mm，符合了變形需要小于1 mm的要求。</p><p>　　從Y變形圖可以看出，變形為0.5299mm，符合了變形需要小于1 mm的要求。</p><p>　　從Z變形圖可以看出，變形為0.029791mm，符合了變形需要小于1 mm

93、的要求。</p><p><b>　　4.3優(yōu)化方案二：</b></p><p>　　在方案一的基礎上，將喉口處直線部分的長度由133mm改為115mm。</p><p>　　4.3.1實體模型圖</p><p>　　圖4-3-1 實體模型圖</p><p>　　4.3.2應力圖顯示(MPa)&

94、lt;/p><p>　　1）Von-Mises應力圖</p><p>　　圖4-3-2 Von-Mises應力云圖</p><p>　　4.3.3變形圖顯示(mm)</p><p><b>　　1）X方向的變形</b></p><p>　　圖4-3-3 X向變形圖</p><p

95、><b>　　2)Y方向的變形圖</b></p><p>　　圖4-3-4 Y向變形圖</p><p><b>　　3)Z方向變形圖</b></p><p>　　圖4-3-5 Z向變形圖</p><p><b>　　4）總變形圖</b></p><

96、p>　　圖4-3-6 總變形圖</p><p><b>　　4.3.4應力分析</b></p><p>　　1)從Von-Mises應力圖中我們可以看出最大應力為105.31 Mpa，小于許用應力160 Mpa，符合應力要求。</p><p><b>　　4.3.5變形分析</b></p><p

97、>　　1) 從X變形圖可以看出，變形為0.69657mm，符合了變形需要小于1 mm的要求。</p><p>　　2) 從Y變形圖可以看出，變形為0.52376mm，符合了變形需要小于1 mm的要求。</p><p>　　3) 從Z變形圖可以看出，變形為0.029533 mm，符合了變形需要小于1 mm的要求。</p><p><b>　　4.4優(yōu)化

98、方案三：</b></p><p>　　在方案一方案二的基礎上，將工作臺下面的梯形凹槽改為矩形凹槽。</p><p>　　4.4.1實體模型圖</p><p>　　圖4-4-1 實體模型圖</p><p>　　4.4.2應力圖顯示(MPa)</p><p>　　1）Von-Mises應力圖</p>

99、;<p>　　圖4-4-2 Von-Mises應力云圖</p><p>　　4.4.3變形圖顯示(mm)</p><p><b>　　1）X方向的變形圖</b></p><p>　　圖4-4-3 X向變形圖</p><p>　　2）Y方向的變形圖 </p><p>　　圖4-4-

100、4 Y向變形圖</p><p>　　3）Z方向的變形圖 </p><p>　　圖4-4-5 Z向變形圖</p><p><b>　　4）總變形圖</b></p><p>　　圖4-4-6 總變形圖</p><p><b>　　4.4.4應力分析</b></p>

101、;<p>　　1)從Von-Mises應力圖中我們可以看出最大應力為105.67Mpa，小于許用應力160 Mpa，符合應力要求。</p><p><b>　　4.4.5變形分析</b></p><p>　　1)從X變形圖可以看出，變形為0.69688mm，符合了變形需要小于1 mm的要求。</p><p>　　2)從Y變形圖可以

102、看出，變形為0.52387 mm，符合了變形需要小于1 mm的要求。</p><p>　　3)從Z變形圖可以看出，變形為0.029792mm，符合了變形需要小于1 mm的要求。</p><p><b>　　4.5結果表格</b></p><p>　　經(jīng)計算可節(jié)省的材料如表1所示：</p><p>　　表1.各優(yōu)化方案分析

103、比較</p><p>　　壓力機機身各種方案下的計算結果如表2所示：</p><p>　　表2.各優(yōu)化方案分析比較</p><p><b>　　4.6本章小結</b></p><p>　　對于這次的優(yōu)化，我們提出了3個優(yōu)化方案，這三個方案總體來說都符合優(yōu)化標準，但是出于材料的節(jié)省來說，第1方案為最佳方案，總共可以節(jié)省10

104、23㎏的材料，大大節(jié)省了成本。</p><p>　　第五章 壓力機的模態(tài)分析</p><p><b>　　5.1模態(tài)分析概念</b></p><p>　　模態(tài)分析的經(jīng)典定義：將線性定常系統(tǒng)振動微分方程組中的物理坐標變換為模態(tài)坐標，使方程組解耦，成為一組以模態(tài)坐標及模態(tài)參數(shù)描述的獨立方程，以便求出系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)。坐標變換的變換矩陣為模態(tài)矩陣，其

105、每列為模態(tài)振型。模態(tài)分析技術從20世紀60年代后期發(fā)展至今已趨成熟，它和有限元分析技術一起成為結構動力學的兩大支柱模態(tài)分析作為一種“逆問題”分析方法，是建立在實驗基礎上的，采用實驗與理論相結合的方法來處理工程中的振動問題。計算模態(tài)分析實際上是一種理論建模過程，主要是運用有限元法對振動結構進行離散，建立系統(tǒng)特征值問題的數(shù)學模型，用各種近似方法求解特征值和特征矢量。由于阻尼難以準確處理，因此通常均不考慮小阻尼系統(tǒng)的阻尼，解得的特征值和特征矢

106、量及系統(tǒng)的固有頻率和固有振動矢量?？梢姡媚B(tài)分析可以確定一個結構的固有頻率和振型，固有頻率和振型是承受動態(tài)載荷結構設計中的重要參數(shù)，如果要進行模態(tài)疊加響應分析和瞬態(tài)動力學分析，固有頻率和振型也是必要的。</p><p>　　5.2模態(tài)分析的作用</p><p>　　模態(tài)分析所的最終目標在是識別出系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)，為結構系統(tǒng)的振動特性分析、振動故障診斷和預報以及結構動力特性的優(yōu)化設計提供依據(jù)

107、。 </p><p>　　模態(tài)分析技術的應用可歸結為一下幾個方面： </p><p>　　評價現(xiàn)有結構系統(tǒng)的動態(tài)特性； </p><p>　　在新產(chǎn)品設計中進行結構動態(tài)特性的預估和優(yōu)化設計；</p><p>　　診斷及預報結構系統(tǒng)的故障；</p><p>　　控制結構的輻射噪聲；</p><p>

108、;　　識別結構系統(tǒng)的載荷。</p><p>　　5.3模態(tài)分析的的方法與步驟</p><p>　　5.3.1模態(tài)分析的的方法</p><p>　　1.降階法(reduced householder method)：</p><p>　　該方法為一般結構最常用的方法之一。其原理是在原結構中選取某些重要的節(jié)點為自由度，稱為主自由度(master

109、degree of freedom)，再用該主自由度來定義結構的質量矩陣及剛度矩陣并求出其頻率及振動模態(tài)，進而將其結果擴展至全部結構。在解題過程中該方法速度較快，但其答案較不準確。</p><p>　　主自由度的選擇依照所探討的模態(tài)、結構負載的情況而定：</p><p>　　a. 主自由度的個數(shù)至少為所求頻率個數(shù)的兩倍。</p><p>　　b. 選擇主自由度的方向

110、為結構最可能振動的方向。</p><p>　　c. 主自由度節(jié)點位于較大質量或轉動慣量處及剛性較低位置。</p><p>　　d. 如果彎曲模態(tài)為主要探討模態(tài)，則可省略旋轉自由度。</p><p>　　e. 主自由度的節(jié)點位于施力處或非零位移處。</p><p>　　f. 位移限制為零的位置不能選為主自由度節(jié)點，因為這種節(jié)點具有高剛性的特性。

111、</p><p>　　可以用M命令來定義主自由度。此外，也可由ANSYS自動選擇自由度。</p><p>　　2. 次空間法(subspace method)：</p><p>　　通常用于大型結構中，僅探討前幾個振動頻率，所得到結果較準確，不需要定義主自由度，但需要較多的硬盤空間及CPU時間。求取的振動模態(tài)數(shù)應該小于模型全部自由度的一半。</p>&

112、lt;p>　　3. 非對稱法(unsymmetrical method)： </p><p>　　該方法用于質量矩陣或剛度矩陣為非對稱時，例如轉子系統(tǒng)。其特征值(eigenvalue)為復數(shù)，實數(shù)部分為自然頻率；虛數(shù)部分為系統(tǒng)的穩(wěn)定度，正值表示不穩(wěn)定，負值表示穩(wěn)定。</p><p>　　4. 阻尼法(damped method)：</p><p>　　該方法用

113、于結構系統(tǒng)具有阻尼現(xiàn)象時，其特征值為復數(shù)，虛數(shù)部分為自然頻率；實數(shù)部分為系統(tǒng)的穩(wěn)定度，正值表示不穩(wěn)定，負值表示穩(wěn)定。</p><p>　　5. 區(qū)塊法(block lanczos method)：</p><p>　　該方法用于大型結構對稱的質量及剛度矩陣，和次空間方法相似，但收斂性更快。</p><p>　　6. 快速動力法(power dynamics meth

114、od)：</p><p>　　該方法用于非常大的結構（自由度大于100,000）且僅需最小幾個模態(tài)。該方法質量矩陣采用集中質量法。</p><p>　　5.3.2模態(tài)分析的的步驟</p><p>　　1. 模型建立。模態(tài)分析是線性分析，如果在分析中指定了非線性單元，程序在計算過程中將忽略其非線性行為，故模態(tài)分析盡可能選用線性單元。在材料特性中密度DENS一定要定義，

115、以構建質量矩陣；另外必須指定彈性模量EX。材料的性質可以是線性的、非線性的、恒定的或與溫度相關的，但非線性性質將被忽略。</p><p>　　2.進入/SOLU中定義模態(tài)分析，聲明模態(tài)分析方法，結構外力負載（通常指結構約束條件，如果有結構外力，則是預應力問題），主自由度的選擇（如選用降階法）。求解，退出/SOLU。</p><p>　　3. 再進入/SOLU，將所得結果擴展至全結構，求解，