图9-52所示为一简化的吉他弦计算模型。弦形状均匀，直径为d，长度为l。在水平方向施加上拉伸力F1，两端等效为刚性支点。在弦的1/4长度处以力F2弹击此弦，要求计算弦的固有频率。
几何尺寸：l=710mm，c=165mm，d=0.254mm。
材料特性：E=190×109Pa，ρ=7920kg/m3。
荷载为：F1=84N，F2=1N
取弹击力的频率范围为0～2000Hz，绘制出位移响应-频率的关系曲线。
图9-52 弦
（1）启动Mechanical APDL Product Launcher 17.0，在弹出的17.0：ANSYS Mechanical AP-DL Product Launcher窗口中分别设置Simulation Envivonment、Lisence、Working Directory，在Job Name框中输入项目名称9-2，然后单击Run按钮，进入ANSYS 17.0GUI界面。
（2）在GUI界面中选择Main Menu＞Preprocessor＞Element Type＞Add/Edit/Delete命令，弹出Element Type对话框。
单击Add按钮，弹出图9-53所示的LibraryofElementTypes对话框。在该对话框中选择单元类型为Link＞3Dfinitstn180（即LINK180），单击OK按钮。
图9-53 Library of Element Types对话框
此时回到Element Type对话框中，即可看到已添加的单元，如图9-54所示。
（3）在GUI界面中选择Main Menu＞Preprocessor＞Material Props＞Material Models命令，弹出图9-55所示的Define Material Model Behavior对话框。选择结构、线性、弹性、各向同性模型，弹出图9-56所示的Density for Material Number1对话框。
在EX框中输入1.9E+011，在PRXY框中输入0.3，即设置弹性模量为1.9e11Pa，泊松比为0.3，单击OK按钮。
回到图9-55所示的Define Material Model Behavior对话框，选择结构、密度，弹出如图9-57所示的Density for Material Number1对话框。
图9-54 Element Type对话框
图9-55 Define Material Model Behavior对话框
图9-56 各向同性线弹性材料参数
图9-57 Density for Material Number1对话框
在DENS（材料密度）中输入7920，单击OK按钮。
（4）在GUI界面中选择Main Menu＞Preprocessor＞Real Constants＞Add/Edit/Delete命令，弹出图9-58所示的Real Constants对话框。
单击Add按钮，弹出图9-59所示的Element Type for Real Constants对话框。在Choose element type列表框中选择Type 1 LINK180，即先前定义的单元类型，单击OK按钮，弹出图9-60所示的Real Constant Set Number 1 for LINK180对话框。
图9-58 Real Constants对话框
图9-59 Element Type for Real Constants对话框
图9-60 Real Constant Set Number 1 for LINK180
在Real Constant Set No.（实常数编号）框中输入1，在Cross-sectional area AREA（截面积）框中输入5.0671E-008，单击OK按钮。此时如图9-61所示，Real Constants对话框中列出了已定义的实常数。
（5）在GUI界面中选择Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Nodes＞In Active CS，弹出Create Nodesin Active Coordinate System对话框。按图9-62所示输入第1个节点的编号及坐标，单击Apply按钮；继续输入31号节点的X坐标值0.71，Y、Z留空即可，单击OK按钮，生成的节点如图9-63所示。
（6）在GUI界面中选择Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Nodes＞Fill Be-tween Nds命令，弹出Fill Between Nodes对话框。拾取上一步生成的两个节点，单击OK按钮，弹出图9-64所示的Create Nodes Between 2 Nodes对话框。
图9-61 Real Constants对话框
图9-62 Create Nodesin Active Coordinate System对话框
图9-63 生成2个节点
图9-64 Create Nodes Between 2 Nodes对话框
保持默认设置，单击OK按钮，在1号节点与30号节点之间生成节点，如图9-65所示。
（7）在GUI界面中选择Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Elements＞Auto Numbered＞Thru Nodes命令，弹出Element from Nodes对话框。拾取1号与2号节点，单击OK按钮，生成第1个单元，如图9-66所示。
在GUI界面中选择Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Copy＞Elements＞Auto Num-bered命令，弹出拾取对话框。拾取刚生成的1号单元，单击OK按钮，弹出Copy Element（Automatically-Numbered）对话框。设置参数如图9-67所示，单击OK按钮，生成一系列单元，如图9-68所示。
（8）在GUI界面中选择Main Menu＞Preprocessor＞Loads＞Define Loads＞Apply＞Struc-tural＞Displacement＞On Nodes命令，弹出Apply U，ROT on Nodes对话框。
图9-65 等间距填充的节点
图9-66 生成第1个单元
图9-67 Copy Elements（Automatically-Numbered）对话框
图9-68 复制单元
选中1号节点，如图9-69所示。单击OK按钮，弹出如图9-70所示的Apply U，ROT on Nodes对话框。
图9-69 选中1号节点
图9-70 Apply U，ROT on Nodes对话框
选择AllDOF，单击OK按钮，完成1号节点的约束，如图9-71所示。
（9）在GUI界面中选择Main Menu＞Preprocessor＞Loads＞Define Loads＞Apply＞Struc-tural＞Displacement＞On Nodes命令，弹出Apply U，ROT on Nodes对话框。
将选择方式改为Box，框选工作区中除1号节点外的所有节点，如图9-72所示。单击OK按钮，弹出图9-73所示的Apply U，ROT on Nodes对话框。
选择All DOF，单击OK按钮，完成约束，如图9-74所示。
图9-71 1号节点固定约束
图9-72 选中的节点
图9-73 Apply U，ROT on Nodes对话框
图9-74 完成约束
在工作区中拾取31号节点，如图9-75所示。单击OK按钮，弹出图9-76所示的Apply F/Mon Nodes对话框。
选择荷载方向为FX，加载为常量，值为84，单击OK按钮，完成施加的荷载如图9-77所示。
（10）在GUI界面中选择Main Menu＞Solution＞Analysis Type＞Soln Controls命令，在弹出Solution Controls对话框中选择Basic选项卡，如图9-78所示。
设置Analysis Options（分析选项）为Small Displacement Static，选中Caculate prestress effects复选框，单击OK按钮。
图9-75 拾取31号节点
图9-76 Apply F/Mon Nodes对话框
图9-77 完成加载
图9-78 Solution Controls对话框
在GUI界面中选择Main Menu＞Solution＞Load Step Opts＞Output Ctrls＞Solu Printout命令，弹出Solution Printout Controls对话框，设置如图9-79所示，单击OK按钮。
（11）在GUI界面中选择Main Menu＞Solution＞Solve＞Current LS命令，在弹出的/STA-TUS Command窗口中显示了项目的求解信息及输出选项，如图9-80所示。
图9-79 Solution Printout Controls对话框
图9-80 /STATUS Command窗口
同时弹出的还有图9-81所示的Solve Current Load Step对话框，询问用户是否开始进行求解。
单击OK按钮开始求解，当弹出Solution is done！提示时，表明第1步（预应力）求解完成。
（12）在GUI界面中选择Main Menu＞Solution＞Analysis Type＞New Analysis命令，弹出图9-82所示的New Analysis对话框。选择[ANTYPE]Type of analysis（分析类型）为Modal，即模态分析，单击OK按钮。
在GUI界面中选择Main Menu＞Preprocessor＞Loads＞Analysis Type＞Analysis Options命令，弹出Modal Analysis对话框。设置参数如图9-83所示，单击OK按钮。
图9-81 Solve Current Load Step对话框
图9-82 New Analysis对话框
（13）在GUI界面中选择Main Menu＞Solution＞Define Loads＞Delete＞Structural＞Dis-placement＞On Nodes命令，弹出Delete Node Constraints对话框，如图9-84所示。
图9-83 Modal Analysis对话框
图9-84 Delete Node Constraints对话框
选择UY，单击OK按钮，删除约束后如图9-85所示。
在GUI界面中选择Main Menu＞Solution＞Solve＞CurrentLS命令，在弹出的/STATUS Command窗口中显示了项目的求解信息及输出选项，如图9-86所示。
同时弹出的还有图9-87所示的Solve Current Load Step对话框，询问用户是否开始进行求解。
图9-85 删除约束
图9-86 /STATUS Command窗口
单击OK按钮开始求解，当弹出Solutionis done！提示时，表明第2步（模态）求解完成。
（14）在GUI界面中选择Main Menu＞Solution＞Analysis Type＞New Analysis命令，弹出图9-88所示的New Analysis对话框。
选择[ANTYPE]Type of analysis（分析类型）为Harmonic，即谐响应分析，单击OK按钮。
图9-87 Solve Current Load Step对话框
在GUI界面中选择Main Menu＞Preprocessor＞Loads＞Analysis Type＞Analysis Options命令，弹出Harmonic Analysis对话框。设置参数如图9-89所示，单击OK按钮。
图9-88 New Analysis对话框
图9-89 Harmonic Analysis对话框
在命令输入框中输入如下命令并运行。
FDELE，31，FX
F，8，FY，-1(www.daowen.com)
将荷载改为图9-90所示。
在GUI界面中选择Main Menu＞Solution＞Load Step Opts＞Time/Frequenc＞Freq and Sub-steps命令，弹出Harmonic Frequency and Substep Options对话框，设置参数如图9-91所示。
在GUI界面中选择Main Menu＞Solution＞Load Step Opts＞Output Ctrls＞Solu Printout命令，弹出Solution Printout Controls对话框，设置参数如图9-92所示。
图9-90 荷载
图9-91 Harmonic Frequency and Substep Options
在GUI界面中选择Main Menu＞Solution＞Load Step Opts＞Output Ctrls＞DB/Results File命令，弹出Controls for Database and Results File Writing对话框，设置如图9-93所示，单击OK按钮。
图9-92 Solution Printout Controls对话框
图9-93 Controls for Database and Results File Writing对话框
在GUI界面中选择Main Menu＞Solution＞Solve＞Current LS命令，在弹出的/STATUS Command窗口中显示了项目的求解信息及输出选项，如图9-94所示。
同时弹出的还有图9-95所示的Solve Current Load Step对话框，询问用户是否开始进行求解。
图9-94 /STATUS Command窗口
图9-95 Solve Current Load Step对话框
单击OK按钮开始求解，当弹出Solution is done！提示时，表明第3步（谐响应）求解完成。
本例也可用命令流完成操作。
/PREP7 ！进入前处理器
ANTYPE，STATIC ！设置静态分析
ET，1，LINK180 ！定义单元类型
R，1，50671E-12 ！实常数
MP，EX，1，190E9 ！材料参数
MP，DENS，1，7920 ！
N，1 ！生成节点
N，31，.71 ！
FILL ！在1号与31号节点间均匀生成节点
E，1，2 ！连接单元
EGEN，30，1，1 ！切分单元
D，1，ALL ！约束两端节点
D，2，UY，，，31 ！
F，31，FX，84 ！施加拨弦力
FINISH ！
/SOLU ！进入求解器
PSTRES，ON ！打开预应力开关
OUTPR，BASIC，1 ！
SOLVE ！求解预应力
FINISH ！
/SOLU ！
ANTYPE，MODAL ！求模态解
MODOPT，SUBSP，6 ！
PSTRES，ON ！
DDEL，2，UY，30 ！
SOLVE ！
FINISH ！
/SOLU ！
ANTYPE，HARMIC ！求谐响应解
HROPT，MSUP，6 ！
HROUT，OFF ！
PSTRES，ON ！
FDELE，31，FX ！
F，8，FY，-1 ！
KBC，1 ！
HARFRQ，，2000 ！
NSUBST，250 ！
OUTPR，，NONE ！
OUTRES，，1 ！
SOLVE ！
FINISH ！
（15）求解完成后，在GUI界面中选择Main Menu＞General Postproc＞Results Summary命令，在弹出的图9-96所示的SET，LIST Command窗口中显示了前6阶固有频率。
在GUI界面中选择Main Menu＞General Postproc＞Read Results＞First Set命令，读入第1阶的结果。在GUI界面中选择Main Menu＞General Postproc＞Plot Results＞Deformed Shape命令，显示第1阶振形，如图9-97所示。
图9-96 前6阶固有频率
图9-97 第1阶振型图
在GUI界面中选择Main Menu＞General Postproc＞Read Results＞Next Set命令，依次读取其后5阶结果，显示2～6阶振型，如图9-99～图9-102所示。
在GUI界面中选择Main Menu＞General Postproc＞Plot Results＞Contour Plot＞Nodal Solu命令，显示第1阶振型位移云图，如图9-103所示。
在GUI界面中选择Main Menu＞General Postproc＞Read Results＞Next Set命令，依次读取其后4阶结果，显示2～5阶振型位移云图，如图9-104～图9-108所示。
在GUI界面中选择Main Menu＞Time History Postpro，弹出图9-109所示的Time History Variables对话框。
图9-98 第2阶振型图
图9-99 第3阶振型图
图9-100 第4阶振型图
图9-101 第5阶振型图
图9-102 第6阶振型图
图9-103 第1阶振型位移云图
图9-104 第2阶振型位移云图
图9-105 第3阶振型位移云图
图9-106 第4阶振型位移云图
图9-107 第5阶振型位移云图
图9-108 第6阶振型位移云图
图9-109 Time History Variables对话框
选择Utility Menu＞File＞Open Results命令，选择9-2.rfrq，读入谐响应分析结果。
单击Time History Variables对话框中的添加新变量按钮，弹出图9-110所示的Add Time-History Variable对话框。
选择Y方向位移，单击OK按钮，在弹出的图9-111所示Node for Data对话框中输入节点号16，单击OK按钮。此时在Time History Variables对话框的变量列表中可以看到新添加的变量，如图9-112所示。请读者自己操作，练习添加变量，将节点20的数据添加进列表，结果应如图9-112所示。
单击Time History Variables对话框中的绘制曲线按钮，在工作区中绘制变量，如图9-113所示。
图9-110 Add Time-History Variable对话框
图9-111 Node for Data对话框
图9-112 添加节点20的数据
图9-113 节点16、20在Y方向的位移-频率曲线
在GUI界面中选择Main Menu＞General Postproc＞Plot Results＞Vector Plot＞Predefined命令，在弹出的Vector Plot of Predefined Vectors对话框中选择平移位移矢量，如图9-114所示。单击OK按钮，显示第1阶振型位移矢量图，如图9-115所示。
依次读取其后4阶结果，显示各阶振型位移矢量图，如图9-116～图9-119所示。
单击工具栏中的Quit按钮，弹出Exit对话框。选中Save Everything（保存所有项目）单选按钮，单击OK按钮，退出ANSYS。
图9-114 Vector Plot of Predefined Vectors对话框
图9-115 第1阶振型位移矢量图
图9-116 第2阶振型位移矢量图
图9-117 第3阶振型位移矢量图
图9-118 第4阶振型位移矢量图
图9-119 第6阶振型位移矢量图
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