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模态分析用于确定结构的动力特性，即结构的自振频率和振型等。
ANSYS可进行一般结构的模态分析、有应力模态分析、大变形有应力模态分析、循环对称结构的模态分析、有应力循环对称结构的模态分析、无阻尼和有阻尼结构的模态分析等。这里“有应力”一词与“有预应力”等同，即结构中存在应力或内力时的模态分析，而产生应力的因素可以是荷载、温度、初应变等，如不同张紧程度琴弦的模态分析和荷载作用下结构的模态分析等。
根据式
，无阻尼结构体系的自由振动运动方程为
在特定的初始条件下，体系按同一频率做简谐振动，可写成
对式{ μ }求导，代入无阻尼结构体系的自由振动运动方程，并注意到sin（ ωt + θ ）任意性，有
则体系的频率方程或特征方程为
上式的根
称为第
i
个特征值，
ω
i
（
i
＝1，2，. .，
N
）称为第
i
阶自振圆频率（rad/s）。由上式可知，自振圆频率仅与体系的刚度矩阵［
K
］和质量矩阵［
M
］有关，因此也称为固有圆频率。当体系有
N
个自由度时，体系存在
N
阶自振圆频率
ω
i
和
N
阶振型{
ϕ
}
i
（
i
＝1，2，. . .
N
），自振圆频率
ω
i
与自振频率
f
i
（周/s或Hz）和自振周期
T
i
（
s
）的关系为
自振频率 f ，也称工程频率，单位为Hz。为方便起见，有时自振圆频率也称自振频率。
需要注意的是，体系的刚度矩阵［ K ］包括应力刚度矩阵时，则为有应力模态分析。
模态分析主要有3个步骤，即建模、加载与求解、观察结果。
模态分析建模与静力分析基本相同，主要有定义单元类型、单元实常数、材料性质，创建几何模型并转换为有限元模型等。但模态分析需要注意3个问题：
1）模态分析中只有线性行为有效。如果定义了非线性单元，它们将被当作是线性的。如分析中包含了接触单元，则系统取其初始状态的刚度值，并且在模态分析过程中不再改变此刚度值。
2）材料性质可以是线性、各向同性或正交各向异性，可为恒定的或与温度相关的。在模态分析中必须定义弹性模量EX（或某种形式的刚度）和密度DENS（或某种形式的质量）。忽略非线性材料特性。
3）若定义单元阻尼，需根据不同单元类型通过实常数定义。
模态分析加载与求解需要首先定义分析类型、荷载和边界条件、加载过程和求解选项，然后进行固有频率的求解。
只有在缩减法模态分析中，才需要定义主自由度。采用缩减法的主要目的是提高求解速度和效率，但必须选择主自由度。
在模型上加载：在典型的模态分析（有应力模态分析之外的）中唯一有效的“荷载”是零位移约束。如果在某个自由度上指定了一个非零位移约束，程序将以零位移约束替代。在未施加约束的方向上，程序将求解刚体模态（零频）以及高阶（非零频）自由体模态。荷载可以施加在几何模型上，也可以施加在有限元模型上。除位移约束之外的其他荷载也可施加，但在模态提取时将被忽略，程序会计算出相应于所加荷载的荷载向量，并将这些向量写到振型文件中，以便在模态叠加法谐响应分析或瞬态分析中使用。
荷载步选项：模态分析的荷载步选项仅有阻尼选项。只在有阻尼的模态提取法中使用，在其他模态提取法中忽略阻尼。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和特征向量将是复数解。
如果在模态分析后进行单点响应谱分析，则可在无阻尼模态分析中指定阻尼，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等效阻尼比，此阻尼比将用于计算响应谱。
求解：若在求解之前设置了模态扩展选项，则求解后就不再单独进行模态扩展。若未定义模态扩展选项，则需要在进一步求解中进行模态扩展，否则将无法观察结果。因为还没有将计算结果写入结果文件（. RST文件）。对缩减法“扩展”是指将缩减解扩展到完整的自由度集上，易于理解“扩展”一词的含义。但对其他模态提取方法，除扩展选项外，“扩展”不过是指将振型写入结果文件，以便在/POST1中观察结果。
最后模态分析的结果，列表显示所有频率获得实部、虚部、幅值或相位，各阶模态频率、模态参与系数、模态系数、模态等效阻尼比等结果。读入结果文件显示某阶振型结果并绘制某阶振型云图。