干货 | UG NX拓扑优化流程

谐响应分析，又叫正弦振动或频率响应分析，用于确定结构在已知频率和幅值的正弦载荷作用下的稳态动力响应，在工程仿真设计中应用非常广泛，例如确定压缩机、发动机、电动机等旋转机械在简谐载荷下的刚强度。Fig. 1 ANSYS Workbench谐响应分析项目流程图ANSYS Workbench提供了三种谐响应分析方法，分别是Full (完全法)、Reduced (缩减法)、Mode Superposition (模态叠加法)。本文讲解ANSYS Workbench模态叠加法谐响应分析流程，详细步骤如下所述。Step 1：导入几何模型启动ANSYS Workbench，添加模态叠加法谐响应分析流程，如图1所示。双击Geomrtry，进入DM界面，选择路径导入几何模型，设置单位为mm，单击Generate显示几何体。Step 2：进行模态分析双击Model，进入Mechanical界面，设置材料，划分网格，添加约束等，点击AnalysisSettings修改模态数量，获取大于谐响应条件最大频率1.5倍的固有频率，保证所截取的模态有效质量分数≥90％。 Step 3：进行谐响应分析1）双击Model，进入Mechanical界面，右击模型树中的Modal，选择Solve求解计算，获取结构的固有频率和振型；2）单击模型树中的Harmonic Response—> AnalysisSettings，在下方面板的Options中分别设置：(a) 频率范围（Range Minimum和Range Maximum），以及频率间隔数目Solution Interval；(b) 求解方法Solution Method设置为Mode Superposition（模态叠加法）；(c) 展开Damping Controls设置常值阻尼比Constant Damping Ratio（阻尼系数，一般是试验得到，设为1%-4%，不知道不设）。3）单击模型树中的Harmonic Response，选择Environment工具栏中的loads—>Force，图形区选中力的作用点或线或面，并在Definition中设置力的数值大小Magnitude、作用方向Define By等。特别注意：相关约束和载荷设置也可以参考前期文章：干货 | ANSYS Workbench大质量法操作流程。Step 4：求解与后处理1）图形区框选所有零部件或选择某个零件，然后右击Solution，添加位移Deformation、加速度Acceleration、应力Stress，下方面板中设置：(a) Orientation选择坐标轴（X、Y、Z）；(b) By选择为Maximum over Frequency。2）图形区选择节点，然后右击Solution，选择FrequencyResponse，添加位移Deformation、加速度Acceleration、应力Stress，下方面板中设置：(a) Spatial Resolution选择为Use Maximum；(b) Type设置为Directional Acceleration，Orientation选择坐标轴（X、Y、Z）；(c) Frequency Range设置为Use Parent，Display设置为幅值Amplitude，Chart Viewing Style设置为Linear。3）右击Solution，选择Equivalent AllResults求解计算，查看不同频率处的位移响应云图、节点随频率变化曲线、各阶响应频率等。来源：纵横CAE