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关于动力学-模态分析清单

正脉cae   ·  2月前   ·   技术文章

引言

什么是模态分析?

模态分析是用来确定结构的振动特性的一种技术:

自然频率 

振型

振型参与系数(即在特定方向上某个振型在多大程度上    参与了振动)

模态分析是所有动力学分析类型的最基础的内容。

 

1、模态分析的好处:

  • 使结构设计避免共振或以特定频率进行振动(例如扬声器);

  • 使工程师可以认识到结构对于不同类型的动力载荷是如何响应的;

  • 有助于在其它动力分析中估算求解控制参数(如时间步长)。

建议:由于结构的振动特性决定结构对于各种动力载荷的响应情况,所以在准备进行其它动力分析之前首先要进行模态分析。

 

2、模态提取方法:在ANSYS中有以下几种提取模态的方法:

  • Block Lanczos法

  • 子空间法

  • PowerDynamics法

  • 缩减法

  • 不对称法

  • 阻尼法

使用何种模态提取方法主要取决于模型大小(相对于计算机的计算能力而言)和具体的应用场合

 

3、模态分析中的四个主要步骤:

  • 建模

  • 选择分析类型和分析选项

  • 施加边界条件并求解

  • 评价结果

建模:

  • 必须定义密度

  • 只能使用线性单元和线性材料,非线性性质将被忽略

 

4、实模态的一些特征:

1.通过驻波描述实模态,而这些驻波的节点位置是固定的;

2.所有点同一时刻通过它们的最大和最小位置处;

3.所有点同一时刻通过零点位置;

4.模态振型为带符号的实数值;

5.所有点同结构上任何其他点,要么完全同相位,要么完全反相位;

6.无阻尼得到的模态振型与比例阻尼的模态振型相同,这些振型解耠质量、阻尼和刚度矩阵。

 

5、复模态的一些特征:

1.通过行波描述复模态,节点似乎在结构上移动;

2.所有点不在同一时刻通过它们的最大值位置处,一些点似乎落后其它点;

3.所有点不在同一时刻通过零点位置;

4.模态振型不能用实数描述,为复数;

5.不同自由度之间不存在特定的相位关系,没有完全同相位或者完全180度反相关系;

6.由无阻尼情况得到的模态振型将不解耦阻尼矩阵。


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