1、 有限元软件应用课程设计报告井字形加强肋圆井盖的模态分析学 院 应用科学学院 专业班级 力学 学 号 1 姓 名 杨 鑫 指导教师 林金保 2011 年 12 月 2 日有限元软件应用课程设计任务书学院（直属系）： 应用科学学院 时间： 2011 年 11 月 7日学 生 姓 名 杨鑫 指 导 教 师 林金保设计题目 井字形加强肋圆井盖的模态分析主要内容1查阅相关资料，对井盖有全面认识，明确对井盖模态分析的意义。2用三维建模软件建立井字形加强肋圆井盖的实体模型。3将该井盖的实体模型导入有限元分析软件，并建立井盖的有限元分析模型。4利用有限元分析软件对井盖进行模态分析，得出铸铁井盖与复合材料井盖
2、的前五阶固有频率与振型图，并作比较。5撰写课程设计报告。研究方法运用三维建模软件建立井盖的实体模型运用有限元分析软件对井盖进行有限元分析应交文件1. 课程设计报告一份（打印稿、电子稿各一份） ；2. 模型文件。说明：1. 课程设计任务书装订在课程设计报告内；2. 设计时间为四周（11 月 07 日-12 月 2 日） 。摘要：在无数前辈做了大量的研究工作的基础上，为了更好的了解井型加肋的圆形井盖在受到预应力的做用时的频率变化及其振型图并且对铸铁材料的井盖与玻璃纤维增强树脂复合材料井盖在受到相同预应力的情况下的频率及振型进行对比，在此运用已有的知识对井型加强肋圆形井盖进行模态分析，本次设计运用大
3、型 CAD 软件pro/E4.0 进行实体建模然后倒入大型有限元分析软件 ANSYS 进行了添加预应力的模态分析得出来了可视化的结果。关键词：井型加强肋井盖 铸铁 玻璃纤维增强树脂复合材料pro/E4.0 ANSYS 预应力 模态分析 一：引言井盖时用来掩盖道路深井的一种防御物，井盖从材料上讲分为水泥浇筑井盖、铸铁井盖、复合材料井盖，从外形上讲分为圆形和方形，从结构上来讲一般分为井型加强肋、多边形加强肋、圆形加强肋。井盖放到路面上会受到过往车辆和行人的踩压，因此井盖的强度与他的振动情况决定了井盖的使用而井盖强度和振动情况又由井盖的结构及材料决定，所以各种材料及结构的强度及振动情况对井盖的设计起
4、了决定性作用，所以对各种材料和结构的井盖进行有限元分析研究其振动情况有着重大的理论和实际意义。二：问题提出井型加强肋的铸铁圆井盖与复合井型加强肋的复合材料井盖在受到相同的预应力时他们的频率和振型图是什么样子，他们之间有什么区别。三：问题分析过程1. 实体建模（1）打开 pro/E4.0 如下图所示（2）经过拉伸、镜像特征：如图所示（3）将文件保存为.prt 格式：如图所示2. ANSYS 分析（1）倒入实体（2）定义网格属性，材料属性划分网格铸铁：E=210e9 PRXY=0.3 DENS=7900kg/m3 。复合材料：EX=14.5e9,EY=13.6e9,EZ=5.9e9,PRXY1=0
5、.149,PRXY2=0.3PRXY3=1.46,GX=1.78e9,GY=1.69e9,GZ=1.46e9。单元类型铸铁材料属性复合材料材料属性网格划分（3）定义边界条件（4）添加预应力进行预应力阶段分析分析控制添加预应力（5）进行模态分析（6）计算结果铸铁：复合材料（7）变形前后图（8）振型图比较以下分别是铸铁和复合材料15阶的振型图比较（铸铁1）（复合材料1）（铸铁2）（复合材料2）（铸铁3）（复合材料3）（铸铁4）（复合材料4）（铸铁5）（复合材料5）4、分析结果铸铁井盖的振动频率大于复合材料井盖的振动频率。5、参考文献1.张朝晖 ANSYS12.0结构分析工程应用实例解析第3版 北京
6、：机械工业出版社2.庄宿涛 机械设计有预应力作用的结构模态分析 网络文献3.唐人科技 Pro/ENGINEER 技术入门与案例应用 中国青年电子出版社4.梁清香 有限元与 MARC 实现 北京：机械工业出版社6、分析命令流/input,menust,tmp,1 文件导入 /GRA,POWER/GST,ON/PLO,INFO,3/GRO,CURL,ON/CPLANE,1 /REPLOT,RESIZE WPSTYLE,0/FILNAME,111file,0 PROEIN,prt0004,prt.1,C:UserschenjiapengDesktop,proe1,0,0/NOPR .定义单元类型及材
7、料属性 /GO ET,1,SOLID95MPTEMP, MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,1,210e9 MPDATA,PRXY,1,0.3 MPTEMP, MPTEMP,1,0 MPDATA,DENS,1,7900 FINISH .自动网格划分/PREP7 SMRT,6 MSHAPE,1,3D MSHKEY,0CM,_Y,VOLU VSEL, , , , 1 CM,_Y1,VOLU CHKMSH,VOLU CMSEL,S,_Y VMESH,_Y1 CMDELE,_Y CMDELE,_Y1 CMDELE,_Y2 FINISH .SOLUTIONANTYPE,0（添加预应力进行第一次分析
8、）PSTRES,1添加边界条件及预应力FLST,2,1,5,ORDE,1 FITEM,2,3 /GO DA,P51X,UX,0FLST,2,1,5,ORDE,1 FITEM,2,3 /GO DA,P51X,UZ,0FLST,2,1,5,ORDE,1 FITEM,2,4 /GO DA,P51X,UZ,0FLST,2,1,5,ORDE,1 FITEM,2,4 /GO DA,P51X,UX,0FLST,2,1,5,ORDE,1 FITEM,2,2 /GO DA,P51X,UY,0FLST,2,1,5,ORDE,1 FITEM,2,1 /GO SFA,P51X,1,PRES,10000 /STATUS,SOLUSOLVEFINISH /SOLUTION ANTYPE,2.（改变分析类型进行模态分析）FINISH .模态分析阶段 /SOLU MODOPT,LANB,5 EQSLV,SPAR MXPAND,0, , ,0 LUMPM,0 PSTRES,1 MODOPT,LANB,5,0,0, ,OFF /STATUS,SOLUSOLVE FINISH /POST1 列出一阶振型图SET,LISTSET,FIRST /EFACET,1 PLNSOL, U,SUM, 0,1.0.
