使用WELSIM进行三维模态分析

模态分析是结构分析中的重要一环，许多重要的部件或整机的设计都需要避开自身的固有频率，以达到安全运转的目的。而有的结构如乐器则需要固有频率在某个值附近，比如编钟。通用有限元软件WELSIM也是支持模态分析功能的，今天我们就通过一个音叉的小例子，来了解如何通过WELSIM快速简单的得到固有频率。

一般音叉的样子

首先，导入一个音叉模型，得到如下图

导入STEP格式的音叉模型

由于是模态分析，需要在项目的属性中，将默认的结构静态分析，改成模态分析，属性修改界面如图所示：

设置模态分析

设置一下网格参数，点击划分网格，得到节点数为19376，单元数为9760的网格。

模型共有19376个节点，9760个二阶四面体单元

添加一个固定边界条件，将音叉的底部端固定住。

固定端的边界设置

然后即可点击求解按钮，很快就会求解完毕了。小仿真的电脑上耗时在2秒钟左右。可以看到在曲线和表窗口，在此工况下的固有频率分别是：250.53， 251.55， 451.66， 1766.1， 2083.5， 13011赫兹。根据低频值可以判断出，这是一个接近于音准C的音叉。下图给出第一频率下结构的总体变形分布。

第一固有频率下的全变形分布

怎么样？在WELSIM中计算模态是不是非常方便。这个算例也保存在了WELSIM软件的安装目录中，用户可以直接打开名为structural_modal_v16_fork.wsdb的文件来进行计算，并验证。