正弦振动分析，又称谐响应分析或频率响应分析，用于确定结构在已知频率和幅值的正弦载荷作用下的稳态动力响应，在工程仿真设计中中应用非常广泛，例如确定压缩机、发动机、电动机等旋转机械在简谐载荷下的刚强度。
某型号太空望远镜有限元分析模型
Ansys Workbench提供了Full (完全法)、Reduced (缩减法)、Mode Superposition (模态叠加法)三种分析方法。本文以某型号太空望远镜主反射镜为例，详细讲解Ansys Workbench模态叠加法正弦振动分析流程，步骤如下所述。![]()
某型号太空望远镜主反射镜轻量化结构
启动Workbench，添加模态叠加法谐响应分析流程，如下图所示。双击Geomrtry，进入DM界面，选择路径导入几何模型，设置单位为mm，单击Generate显示几何体。Ansys Workbench正弦振动分析项目流程图![]()
某型号太空望远镜主反射镜有限元网格划分
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大质量点远程点约束
本次分析拟采用输入激励条件为：10~2000Hz，20mg。展开Modal，点击Analysis Settings，在Max Modes to Find中修改模态数量，获取大于谐响应条件最大频率1.5倍的固有频率，保证所截取的模态有效质量分数≥90％。![]()
模态阶数设置
Step 1：右击模型树中的Modal，选择Solve求解计算。依次添加各阶变形(total)，选择Equivalent All Results。单击Total Deformation，查看分析结构的固有频率和振型。![]()
Step 2：展开Harmonic Response，单击Analysis Settings，在下方面板中分别设置频率范围（Range Minimum和Range Maximum）、频率间隔数目Solution Interval、Mode Superposition（模态叠加法）、常值阻尼比Constant Damping Ratio（阻尼系数，一般是试验得到，设为1%-4%）。![]()
分析设置
Step 3：单击Harmonic Response，添加Acceleration，设置Base Excitation为Yes，然后选择Boundary Condition为Remote Displacement，设置加速度的数值大小Magnitude为20mg，最后选择作用方向Direction。设置加速度激励
4 求解与后处理
Step 1： 右击Solution，添加位移Deformation、等效应力Stress等，下方面板中Orientation选择坐标轴、By选择为Maximum over Frequency。
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位移响响应云图
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应力响应云图
Step 2：右击Solution，选择Frequency Response，添加加速度Acceleration，图形区选择节点，下方面板中设置：(a) Spatial Resolution选择为Use Maximum；
(b) Type设置为Directional Acceleration，Orientation选择加速度激励方向；
(c) Frequency Range设置为Use Parent，Display设置为幅值Amplitude，Chart Viewing Style设置为Linear。
响应加速度设置
Step 3：右击Solution，选择Equivalent All Results求解计算，查看不同频率处的位移响应云图、节点随频率变化曲线、各阶响应频率等。分析云图可知，主反射镜一阶固有频率高于2000Hz，因此分析频率范围内无放大现象。
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