word【ANSYS算例】7.2(1) 汽车悬挂系统的振动模态分析(GUI)一个简单的汽车系统如图7-2所示，假如将其处理成平面系统，可以由车身(梁)、承重前后支撑组成0汽车悬架振动系统可以简化成由以下两个主要运动组成：运动体系在垂直方向的线性运动以与车身质量块的旋转运动，对该系统进展模态分析模型中的各项参数如表7-1所示，为与文献结果进展比拟，这里采用了英制单位表7-1 汽车悬架振动模型的参数材料参数几何参数弹性模量E = 4 × 109 psf加速度g = 32.2 ft/sc2质心的前距离= 4.5 ft车身重量W= 3220 lb车身质量m = W/g = 100 lb.sc2/ft质心的后距离= 前悬架支撑弹簧系数k1 = 2400 lb/ft后悬架支撑弹簧系数k2 = 2600 lb/ft质量分布的回转半径r=4ft解答计算模型如图7-2(b)所示a) 问题描述 (b)有限元分析模型 图7-2汽车悬架振动系统模型这里将车身简化为梁，仅起到连接作用，这里设定不考虑梁的质量对振动性能的影响，因此需将密度设定为零即可，但在建模时需要输入梁的各种参数(包括材料以与几何参数)。
实际上，可以将车身梁的弹性效果通过质量块的垂直运动与旋转运动来等效，质量块的转动惯性矩为，r取为4ft，经计算为可以看出所采用的平面简化模型仅有两个自由度(梁单元由于取密度为零，将仅起连接作用)采用2D的计算模型，使用梁单元2-D Elastic Beam Elements (BEAM3)来等效车身，使用弹簧单元Spring-Damper Elements (BIN14)来等效车体的前后悬架支撑，使用质量块单元Structural Mass Element (MASS21)来等效车身质量建模的要点：⑴首先定义分析类型并选取3种单元，输入实常数；⑵建立对应几何模型，并赋予各单元类型对应各参数值；⑶在后处理中，用命令<*GET >来提取其计算分析结果(频率)⑷通过命令<*GET >来提取模态的频率值最后将计算结果与参考文献所给出的解析结果进展比拟，见表7-2表7-2 ANSYS简化模型与文献的简化模型解析结果的比拟模态频率与单位Reference 7.2(1)的结果ANSYS结果两种结果之比f1 Hzf2 HzReference7.2(1)：ThomsonW T. Vibration Theory and Applications.2nd Printing.NJ:Prentice-Hall, Inc., 1965, 181给出的基于图形界面的交互式操作(step by step)过程如下。
1) 进入ANSYS〔设定工作目录和工作文件〕程序→ ANSYS → ANSYS Interactive → Working directory〔设置工作目录〕→ Initial jobname: Vehicle〔设置工作文件名〕：→Run → OK(2) 设置计算类型ANSYS Main Menu：Preferences… → Structural → OK(3)定义单元类型ANSYS Main Menu：Preprocessor → Element Type → Add/Edit/Delete... → Add…→ Beam: 2d elastic 3 →Apply〔返回到Library of Element窗口〕→ bination: Spring-damper 14→Apply〔返回到Library of Element窗口〕→Structural Mass: 3D mass 21→OK〔返回到Element Types窗口〕→选择Type 2 BIN14 单击Options…→K3 设定为2-D longitudinal→OK〔返回到Element Types窗口〕→选择Type 3 MASS21 单击Options…→K3 设定为2-D w rot inert → OK →Close(4) 定义实常数ANSYS Main Menu: Preprocessor → Real Constants…→Add/Edit/Delete...→Add…→选择Type 2BIN14→ OK →Real Constants Set No. : 1〔第1号实常数〕, K:2400(前悬架支撑的弹簧系数k1 = 2400)→Ok(返回Real constants窗口) → Add…→选择Type 1BEAM3→ OK → Real Constants Set No. : 2〔第2号实常数〕 AREA:10, IZZ:10, HEIGHT:10(梁单元参数，可以为任意值)→OK→ Add…→选择Type 3MASS21→ OK → Real Constants Set No. : 3〔第3号实常数〕, MASS:100，IZZ:1600(质点的实常数)→OK→ Add…→选择Type 1BEAM3→ OK →Real Constants Set No. : 4〔第4号实常数〕 AREA:10, IZZ:10, HEIGHT:10(梁单元参数，可以为任意值)→OK→ Add…→选择Type 2BIN14→ OK →Real Constants Set No. : 5〔第5号实常数〕, K:2600(后悬架支撑的弹簧系数k2 = 2600)→Close (关闭 Real Constants 窗口)(5) 定义材料参数ANSYS Main Menu: Preprocessor → Material Props → Material Models →Structural →Elastic→ Linear → Isotropic→ input EX:4E9, PRXY:(定义泊松比与弹性模量) → OK，Density (定义材料密度) →DENS:0, →OK →关闭材料定义窗口(6) 构造车体模型生成节点ANSYS Main Menu：Preprocessor → Modeling → Create →Nodes→ In Active CS →Node number：1，X，Y，Z Location in active CS：0，0，0 Apply →同样输入其余4个节点坐标〔最左端为起始点，坐标分别为〔0，1，0〕、〔，1，0〕、〔10，1，0〕、〔10，0，0〕→OK生成元素并分配材料类型、实常数ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling → Create→ Elements → Elem Attributes → Type 2 BIN14 → OKANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling → Create→ Elements → Auto Numbered → Thru Nodes → 点击1，2号节点，生成第1个单元→ OKANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling → Create→ Elements → Elem Attributes → MAT,1， TYPE,1 Beam3，REAL,2 → OKANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling → Create→ Elements → Auto Numbered → Thru Nodes → 点击2，3号节点，生成第2个单元ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling → Create→ Elements → Elem Attributes → Type 3 MASS21 REAL,3 → OKANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling → Create→ Elements → Auto Numbered → Thru Nodes → 点击3号节点，生成第3个单元ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling → Create→ Elements → Elem Attributes → Type 1 BEAM3 REAL,4 → OKANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling → Create→ Elements → Auto Numbered → Thru Nodes →点击3，4号节点，生成第4个单元ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling → Create→ Elements → Elem Attributes → Type 2 BIN14 REAL,5 → OKANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling → Create→ Elements → Auto Numbered → Thru Nodes →点击4，5号节点，生成第5个单元(7) 模型加约束ANSYS Main Menu: Solution → Define Loads →Apply →-Structural→ Displacement→On Nodes →选取1，5号节点→ OK →选择Lab2: UX，UY(施加X、Y方向的位移约束)→ Apply→选取3号节点→OK→选择Lab2: UX (施加X方向的位移约束)→ OK(8) 计算分析ANSYS Main Menu: Solution →Analysis Type → New Analysis → Modal→OKANSYS Main Menu: Solution →Analysis Options →[MODOPT] Block Lanczos, No. of modes to extract: 5 Expand mode shapes: Yes, Number of modes to expand:0→ OK → 弹出 Block Lanczos Method 窗口中：Start Freq：0.001 ， End Freq：100→ OKANSYS Main Menu：Solution → Solve → Current LS → OK(9) 计算结果ANSYS Main Menu：General Postproc →List Results → Detailed summary〔读取模态频率〕(10) 退出系统ANSYS Utility Menu：File → Exit → Save Everything → OK【ANSYS算例】7.2(2) 汽车悬挂系统的振动模态分析(命令流)针对【ANSYS算例】7.2(1)的GUI操作，提供完整的命令流。
解答：给出的命令流如下 [ANSYS算例]7.2(2) %%%%% begin %%%%%/PREP7 !进入前处理ANTYPE,MODAL !设定为模态分析MP,EX,1,4E9 !定义1号材料的弹性模量 MP,DENS,1,0!定义1号材料的密度，设置为零，如此材料对振动不起作用 MP,PRXY,1,0.3 !设定1号材料的泊松比ET,1,BEAM3 ! 选取单元类型1(梁)ET,2,BIN14,,,2 ! 选取单元类型2(弹簧)ET,3,MASS21,,,3 ! 选取单元类型3(质量块), 设置KEYOPT(3)=3R,1,2400 ! 设定实常数No.1，前悬架支撑的弹簧系数k1 = 2400R,2,10,10,10 ! 设定实常数No.2，梁单元所需要的参数(这里可以设定为一个任意值)R,3,100,1600 ! 设定实常数No.3，MASS=100, IZZ=1600，当KEYOPT(3)=3时R,4,10,10,10 ! 设定实常数No.4，梁参数(任意)R,5,2600 ! 设定实常数No.5，后悬架支撑的弹簧系数k2= 2600N,1 ! 生成节点1N,2,,1 ! 生成节点2N,3,4.5,1 ! 生成节点3N,4,10,1 ! 生成节点4N,5,10 ! 生成节点5TYPE,2 ! 设定弹簧单元 E,1,2 ! 生成前悬架支撑(弹簧单元)MAT,1TYPE,1 ! 设定单元No.1，即梁单元 REAL,2 E,2,3 ! 生成前车体(梁单元)TYPE,3 ! 设定质量块单元 REAL,3 E,3 ! 生成质量块单元TYPE,1 ! 设定梁单元REAL,4 E,3,4 ! 生成后车体(梁单元)TYPE,2 ! 设定弹簧单元 REAL,5 E,4,5 ! 生成后悬架支撑(弹簧单元)D,1,UX,,,5,4,UY ! 对节点1以与节点5施加UX以与UY固定的位移约束D,3,UX ! 对节点3施加UX固定的位移约束FINISH !完毕前处理/SOLU !进入求解模块MODOPT,LANB,5,0.001,100 !设定LANB~100SOLVE !求解*GET,FREQ1,MODE,1,FREQ !提取第1阶模态共振频率，并赋值给参数FREQ1 *GET,FREQ2,MODE,2,FREQ !提取第2阶模态共振频率，并赋值给参数FREQ2 *STATUS !列出所有参数的内容!%%%% [ANSYS算例]7.2(2) %%%%% end %%%%%4 / 4。