加载及求解主要完成下列工作：首先定义分析类型、指定分析设置、定义载荷和边界条件和指定加载过程设置，然后进行固有频率的有限元求解。在得到初始解后，再对模态进行扩展，以供查看。扩展模态将在11.5节“扩展模态”中进行详细说明。

1.进入ANSYS求解器

命令：/SOLU

GUI：Main Menu|Solution

2.指定分析类型和分析选项

指定分析类型的方法如下。

命令：ANTYPE

GUI：Main Menu|Preprocessor|Loads|Analysis Type|New Analysis

设置分析选项的方法如下。

命令：MODOPT

GUI：Main Menu|Solution|Analysis Type|Analysis Options

注意：在单点响应谱分析和动力学设计分析方法中，模态扩展可以放在谱分析之后按MXPAND命令设置的重要性因子SIGNIF值有选择地进行。如果准备在谱分析之后进行模态扩展，请在模态分析选项对话框中的设置模态扩展的选项（MXPAND）处选NO。图11-3给出了模态分析设置对话框。

图11-3 模态分析设置对话框

（1）Modal Extraction Method[MODOPT]选项

该选项用于决定模态提取方法。指定提取模态的方法，选择7种提取方法中的一种。对于大多数应用，选用分块Lanczos法、子空间法、PowerDynamics法或缩减法。非对称法、阻尼法和QR阻尼法适于特殊应用。一旦选用某种模态提取方法，ANSYS程序将自动选择对应的求解器。

（2）Number of Modes to Extract[MODOPT]选项

该选项用于决定模态的提取阶数。对于除缩减法以外的其他模态提取方法该选项都是必须设置的。对于非对称法和阻尼法，应当提取比必要的阶数更多的模态以降低丢失模态的可能性，但需要花费更长的求解时间。

（3）Number of Modes to Expand[MXPAND]选项

该选项用于决定是否扩展模态。该选项只在采用缩减法、非对称法和阻尼法时要求设置。如果想得到单元求解结果，则不论采用何种模态提取方法都需要打开“Calcucate elem results”项。

（4）Uselumped mass approx？[LUMPM]选项

该选项用于指定质量矩阵计算方式，默认的质量矩阵和单元类型有关，也称为一致质量矩阵和集中质量阵。建议在大多数应用中采用默认一致质量矩阵。但对有些包含“薄膜”结构的问题，如细长梁或非常薄的壳，采用集中质量矩阵近似经常可产生较好的结果。另外，用集中质量阵时求解时间短，需要的内存少。

（5）Incl prestress effects？[PSTRES]选项

该选项用于确定是否考虑预应力对结构振型的影响。默认分析过程不包括预应力效应，即结构是处于无应力状态的。在分析中希望包含预应力的影响，则必须首先进行静力学或瞬态分析，生成单元文件，参见“有预应力模态分析”。如果预应力效果选项是打开的，同时要求当前及随后的求解过程中质量矩阵[LUMPM]的设置应和静力分析中质量矩阵的设置保持一致。

（6）其他模态分析选项(www.daowen.com)

完成了模态分析选项（Modal Analysis Option）对话框中的选择后，单击OK，接着弹出一个对应于指定的模态提取方法的选项对话框，如图所示为Block Lanczos求解方法对话框。

图11-4 Block Lanczos求解方法对话框

1）域：FREQB、FREQE，指定感兴趣的模态频率范围。FREQB域指定第一频移点（低频）——特征值收敛最快的点。在大多数情况下不需要设置这个域，其默认值为0。

2）域：Nrmkey，用于关于振型归一化的设置。有两种选择：相对于质量矩阵[M]和单位化[I]。如果在模态分析后进行谱分析或模态叠加法分析，则应该选择相对于质量阵[M]进行归一化处理。为了在随后得到各阶模态的最大响应，须用模态系数去乘振型。实现的方法是用^*GET命令查到模态系数并在SET命令中将模态系数用做比例因子。

3.定义主自由度

在模态分析中，有时需要指定主自由度，并且只适用于缩减法。主自由度指能描述结构动力学特性的“重要的”自由度。主自由度选取的规则是选择至少是感兴趣的模态阶数的一倍数目的主自由度。建议用命令[M，MGEN]根据对结构的动力学特性的了解定义尽可能多的主自由度，并用命令[TOTAL]让程序按照刚度与质量之比选取一些附加的主自由度。用命令[MLIST]可以列出已定义的主自由度，用命令[MDELE]可以删除无关的主自由度。

命令：M

GUI：Main Menu|Solution|Master DOFs|User Selected|Define

4.在模型上加载载荷

在典型的模态分析中唯一有效的“载荷”是零位移约束。如果在某个自由度处指定了一个非零位移约束，程序将以零位移约束替代在该自由度处的设置。可以施加除位移约束之外的其他载荷，但它们将被忽略。在未加约束的方向上，程序将解算刚体运动零频以及高阶非零频自由体模态。

5.指定载荷步选项

模态分析中唯一可用的载荷步选项是阻尼选项，如下表11-1所示。

表11-1 载荷步选项

阻尼只在有阻尼的模态提取法中使用，在其他模态提取法中阻尼将被忽略。如果模态分析存在阻尼并指定阻尼模态提取方法，那么计算出的特征值将是复数解。

注意：如果在模态分析后将进行单点响应谱分析，则在这样的无阻尼模态分析中可以指定阻尼。虽然阻尼并不影响特征值解，但它将被用于计算每个模态的有效阻尼比，此阻尼比将用于计算谱产生的响应。

6.参与系数表输出

参与系数表列表显示提取的每个模态的参与系数、模态系数和质量分布百分数。程序通过在总体笛卡儿坐标系三个轴向和转动方向上，均施加单位位移谱激励，来计算出参与系数和模态系数。同时，列表显示缩减质量分布。当使用实特征值模取方法（如子空间法、分块Lanczos法或QR阻尼法）进行模态分析时，将计算转动参与系数。

注意：用户可以执行^*GET命令获取一个参与系数或模态系数。参与系数或模态系数适用于在最后应用的坐标系（三维分析绕Z轴旋转）方向上定义的激励（假定为单位位移谱）。为了获取其他方向上的参与系数或模态系数，在指定方向上（SED）定义激励谱，执行谱分析，然后执行^*GET命令获取一个参与系数或模态系数。

7.求解

将数据库备份到文件中。这样便可在重新进入ANSYS后用RESUME命令来恢复以前建立的模型。然后使用如下方法开始求解计算。

命令：SOLVE

GUI：Main Menu|Solution|Solve|Current LS