目標(biāo)
為了研究在一塊板上布置多個(gè)彈簧振子對(duì)板的減振效果，給定板邊緣一個(gè)初始位移，觀測(cè)彈簧的變形以及板的變形情況。結(jié)構(gòu)如下圖所示，利用 ANSYS Workbench 有限元軟件進(jìn)行仿真。
結(jié)構(gòu)說(shuō)明
板的長(zhǎng)寬均為 500 mm，厚度為 2 mm，材料為鋁，使用殼單元，彈簧振子均勻分布在板上，共 25 個(gè)，彈簧的剛度為 N/m，彈簧上端有個(gè)質(zhì)點(diǎn)單元，質(zhì)量為 0.027 kg。
觀察分析該結(jié)構(gòu)，可以發(fā)現(xiàn)其在 y 方向（以水平方向?yàn)?x 軸，縱向?yàn)?y 軸，垂直紙面向外為 z 軸）為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，可以僅分析單條（即水平 5 個(gè)彈簧振子布置）的變形，然后通過(guò)對(duì)結(jié)果進(jìn)行陣列得到最終結(jié)果。
實(shí)現(xiàn)過(guò)程
本仿真環(huán)境為 Win10, ANSYS Workbench 18.0。
為了實(shí)現(xiàn)最后的對(duì)結(jié)果集進(jìn)行陣列，需打開(kāi) Workbench 的測(cè)試功能，選擇工具欄中 Tools -> Options -> Appearance ，勾選 Beta Options。
OK，一切就緒。
首先選擇諧響應(yīng)分析（動(dòng)力學(xué)分析）Harmonic Response ，設(shè)置 Engineering Data 添加 Aluminum Alloy 材料。
接著繪圖 Geometry ，可選擇自己順手的工具繪制導(dǎo)入即可。結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，我使用 DesignModeler 繪制該結(jié)構(gòu)。注意的是板只需要繪制一個(gè)面即可，Workbench 會(huì)自動(dòng)使用殼單元進(jìn)行分析，之后輸入厚度就好了。另外就是必須在面上定義好 5 個(gè)點(diǎn)，用于之后連接彈簧。
然后雙擊 Model 打開(kāi) Mechanical 軟件，設(shè)置板的厚度以及材料。
定義 5 個(gè)質(zhì)點(diǎn) Point Mass ，右擊選擇 Promote to Remote Point ，即布置在遠(yuǎn)端點(diǎn)。并設(shè)置其質(zhì)量為 0.027 kg。
對(duì)遠(yuǎn)端點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，選擇自由點(diǎn) Free Standing，并設(shè)置其各自位置。
設(shè)置好 5 個(gè)質(zhì)點(diǎn)之后，就只剩下彈簧的連接了。右擊 Model ，選擇插入連接件(Connections) 中的彈簧(Spring)，接著設(shè)置其剛度，一端連接質(zhì)點(diǎn)位置（同遠(yuǎn)端點(diǎn)位置），另一端連接板上對(duì)應(yīng)的點(diǎn)（之前繪制模型中設(shè)置的點(diǎn)）。按照同樣設(shè)置好 5 個(gè)彈簧。
設(shè)置掃頻范圍以及邊界條件，頻率范圍為 [10, 800] ，求解方法為 Full ，因?yàn)榍蠼獾氖墙o定初始位移問(wèn)題，無(wú)法利用模態(tài)疊加法進(jìn)行求解。邊界條件為，添加 Remote Displacement 約束上下右三條邊 x, y 方向固定，其它自由；添加 Displacement 給定左邊初始 z 方向位移 10 mm，x, y 方向 Free。
最后，右擊 Model 選擇 Symmetry，這里只需要一個(gè)方向的陣列即可，因此按如下設(shè)置即可。
對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分之后，就可以看到完整模型結(jié)構(gòu)了。
求解。觀察 200 Hz 和 300 Hz 下的變形情況。
200 Hz：
300 Hz：
本次仿真到此也就結(jié)束了，結(jié)果還是挺理想的。如有不對(duì)的地方，還請(qǐng)指出，討論并改正，謝謝！
