请教：求固有频率时轴向力荷载怎么加载？

twg2009

建模数据：
目的：用Ansys求一个有轴向力作用的简支梁的固有频率时，查看轴向力对固有频率的影响。
/prep7
et,1,beam3  
mp,ex,1,2.1e11  
mp,prxy,1,0.3   
mp,dens,1,7800  
r,1,0.06,0.00045,0.3
k,1
k,2,6   
l,1,2   
lesize,all,,,20
lmesh,all
dk,1,ux,,,,uy
dk,2,uy
fk,1,fx,1e4
fk,2,fx,-1e4
finish
/solu
antype,2
modopt,lanb,3,,,,1  
mxpand,3,,,yes  
lumpm,off   
solve   
*dim,fi,,3  
*dim,pfi,,3
*dim,mci,,3
*dim,dai,,3
*do,i,1,3   
*get,fi(i),mode,i,freq  
*get,pfi(i),mode,i,pfact
*get,mci(i),mode,i,mcoef
*get,dai(i),mode,i,damp
*enddo  
finish  
/post1
set,list

然而结果很奇怪，怎么跟没有轴向力荷载作用下的固有频率完全相同，这肯定是错了，因为轴向力会使用频率降低。
请教各位：这是什么原因呢？我错在哪里？期待您们的解答！

twg2009

我自己的计算结果：
*****  INDEX OF DATA SETS ON RESULTS FILE  *****

   SET   TIME/FREQ    LOAD STEP   SUBSTEP  CUMULATIVE
     1  19.587             1         1         1
     2  78.108             1         2         2
     3  174.86             1         3         3

tolly8210

模态分析能加你这个外载荷么？是不是应该用屈曲分析？

dujunmin

1）beam3单元是几自由度的，能施加轴向载荷吗？
2）施加为轴向力后，计算结果如何？
3）在计算模态时，是否选择“有预应力影响”？

twg2009

（1）模态分析可以施加外荷载；
（2）我需要简支梁受轴向力作用的动力特性，而不是做简支梁的稳定分析，所以不用屈曲分析。

twg2009

（1）beam3是2D梁单元，有3个自由度，x,y方向的平动，z方向的转动，因为轴向可以平动，可以施加轴向荷载；
（2）施加轴向力支计算结果没有影响，这是我感觉很奇怪的地方，理论肯定不是这样的，轴向压力使梁的固有频率降低，轴向拉力使固有频率增大；
（3）是否选择“有预应力影响”针对荷载作用结构的变形非常大，然而此模型打开了却计算结果仍然没有变化；

dujunmin

再看一下计算的三阶模态的振型，是否是弯曲振型。

twg2009

有弯曲振型

twg2009

1、在求有载结构的固有频率时要打开“预应力效应—PSTRES，ON”其步骤如下：
（1）建模及加载；
（2）打开“预应力效应”做静力分析；
（3）打开“预应力效应”做模态分析；
2、源程序修改如下：
（1）未打开“预应力效应”
finish
/clear
/prep7
et,1,beam3  
mp,ex,1,2.1e11  
mp,prxy,1,0.3   
mp,dens,1,7800  
r,1,0.06,0.00045,0.3
k,1
k,2,6   
l,1,2   
lesize,all,,,20
lmesh,all
dk,1,ux,,,,uy
dk,2,uy
fk,1,fx,1e10
fk,2,fx,-1e10
finish
!/solu
!pstres,on
!solve
!finish
/solu
antype,2
!pstres,on
modopt,lanb,3
mxpand,3
solve   
finish  
/post1
set,list
（2）打开“预应力效应”
finish
/clear
/prep7
et,1,beam3  
mp,ex,1,2.1e11  
mp,prxy,1,0.3   
mp,dens,1,7800  
r,1,0.06,0.00045,0.3
k,1
k,2,6   
l,1,2   
lesize,all,,,20
lmesh,all
dk,1,ux,,,,uy
dk,2,uy
fk,1,fx,1e4
fk,2,fx,-1e4
finish
/solu
pstres,on
solve
finish
/solu
antype,2
pstres,on
modopt,lanb,3
mxpand,3
solve   
finish  
/post1
set,list
3、结果如下：
打开“预应力效应”时的结果：
1  6.2132
2  24.850
3  55.893
未打开“预应力效应”时的结果：
1  6.2144
2  24.851
3  55.894
结论：轴向压力使结构固有频率降低，轴向拉力使结构固有频率升高。
但是我想问一下：当轴向力很大时，比如1e10N，计算得出的频率很大，这是为什么呢？

[ 本帖最后由 twg2009 于 2010-5-18 22:51 编辑 ]

zhoulong123

你这个我觉得有问题啊，在模态分析中唯一有效的载荷是零位移约束，加上外载荷虽然能做模态分析，但根本不起作用。还有为什么说：轴向压力使结构固有频率降低，轴向拉力使结构固有频率升高？

venture

这个要做有预应力的模态分析，轴向力改变了结构刚度，压力“弱化”了刚度，拉力“强化”了刚度，也当然就改变了结构固有频率。