Workbench 中分布式弹簧振子对板的减振仿真
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发布时间：2023-06-21 18:48
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时间：2024-11-29 02:01
板的长宽均为 500 mm，厚度为 2 mm，材料为铝，使用壳单元，弹簧振子均匀分布在板上，共 25 个，弹簧的刚度为 N/m，弹簧上端有个质点单元，质量为 0.027 kg。
观察分析该结构，可以发现其在 y 方向（以水平方向为 x 轴，纵向为 y 轴，垂直纸面向外为 z 轴）为对称结构，可以仅分析单条（即水平 5 个弹簧振子布置）的变形，然后通过对结果进行阵列得到最终结果。
本仿真环境为 Win10, ANSYS Workbench 18.0 。
为了实现最后的对结果集进行阵列，需打开 Workbench 的测试功能，选择工具栏中 Tools -> Options -> Appearance ，勾选 Beta Options 。
OK，一切就绪。
首先选择谐响应分析（动力学分析） Harmonic Response ，设置 Engineering Data 添加 Aluminum Alloy 材料。
接着绘图 Geometry ，可选择自己顺手的工具绘制导入即可。结构比较简单，我使用 DesignModeler 绘制该结构。注意的是板只需要绘制一个面即可，Workbench 会自动使用壳单元进行分析，之后输入厚度就好了。另外就是必须在面上定义好 5 个点，用于之后连接弹簧。
然后双击 Model 打开 Mechanical 软件，设置板的厚度以及材料。
定义 5 个质点 Point Mass ，右击选择 Promote to Remote Point ，即布置在远端点。并设置其质量为 0.027 kg。
对远端点进行设置，选择自由点 Free Standing ，并设置其各自位置。
设置好 5 个质点之后，就只剩下弹簧的连接了。右击 Model ，选择插入连接件( Connections ) 中的弹簧( Spring )，接着设置其刚度，一端连接质点位置（同远端点位置），另一端连接板上对应的点（之前绘制模型中设置的点）。按照同样设置好 5 个弹簧。
设置扫频范围以及边界条件，频率范围为 [10, 800] ，求解方法为 Full ，因为求解的是给定初始位移问题，无法利用模态叠加法进行求解。边界条件为，添加 Remote Displacement 约束上下右三条边 x, y 方向固定，其它自由；添加 Displacement 给定左边初始 z 方向位移 10 mm，x, y 方向 Free。
最后，右击 Model 选择 Symmetry ，这里只需要一个方向的阵列即可，因此按如下设置即可。
对其进行网格划分之后，就可以看到完整模型结构了。
求解。观察 200 Hz 和 300 Hz 下的变形情况。
200 Hz：
300 Hz：
本次仿真到此也就结束了，结果还是挺理想的。如有不对的地方，还请指出，讨论并改正，谢谢！
