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模态分析常见问题剖析清单

作者:管理员    发布于:2019-09-25 10:59:10    文字:【】【】【

引言

模态分析是研究结构动力特性一种方法,一般应用在工程振动领域。其中,模态是指机械结构的固有振动特性,每一个模态都有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。分析这些模态参数的过程称为模态分析。按计算方法,模态分析可分为计算模态分析和试验模态分析。今天产品部李艳玲为你准备了这一份清单,希望能够帮助到你,不足的地方大家可以留言讨论。


1、振动特性分析与模态分析的区别:模态分析的主要目的是要得出一个刚体的前几阶振型,以及该振型对应的阻尼,振频。

振动特性分析的分析对象不一定是刚体,也没有像模态分析那样一定要把振型、阻尼、振频都得出来。

比如说旋转机械的振动特性分析,得出旋转机械在工作状态下的一阶,二阶固有频率就可以了,如果能把某阶振型下振幅最大的那几个点找出来最好了,实际上找不出来也无谓。

再比如说汽车悬架,不是刚体,它的振动特性分析,目的是为了达到最完美的减振效果,其实找出悬架的反共振点更为重要。

总而言之,振动特性分析的对象不一定是刚体,目的也各各不同,更贴近于工程实际应用,模态分析则是一门严谨的工程“手艺”,一个模态分析的对象,必须是刚体,而且振频、振型、阻尼缺一不可。

 

2、所有的CAE软件进行模态分析都有两个任务:

1)前几阶固有频率,以避免设计的结构发生共振;2)前几阶的振型,以确定结构支撑或者放置其它物体的位置,譬如说,你不能把物体放置在振型幅值最大的位置。

 

3、模态分析中材料特性设定:模态分析实际上是振动方程解耦的过程,根据振动方程可知,需要质量、刚度和阻尼,刚度与材料的弹性模量和泊松比有关,需要知道质量就需要知道密度,所以模态分析需要的材料特性参数有3个:密度、弹性模量、泊松比。

 

4、模态分析不添加约束为自由模态,通过自由模态可以观察两个结构的模态参数有什么不同,自由模态是结构自由振动的固有属性,只跟结构本身相关,与外在激励无关,但是如果是要关注结构在工作状态下的模态参数,就要进行约束模态分析,即按实际工作状态给结构添加约束,对于有预应力的模态分析,应该先进行静力学分析,然后保留静力学分析结果的基础上再进行模态分析,比如一根钢弦所受拉力越大,自振频率越高(吉他、二胡等)。

 

5、ANSYS中模态分析中扩展模态从严格意义上讲,“扩展”意味着将缩减解扩展到完整的自由度集上,“缩减解”常用主自由度表达。在模态分析中,“扩展”就是指将振型写入结果文件.也就是说,“扩展模态”不仅适用于缩减模态提取方法得到的缩减振型,而且也适用于其它模态提取方法得到的完整振型。因此,如果你想在后处理器中察看振型,必须先扩展之(也就是将振型写入结果文件)。
扩展"意味着将缩减解扩展到完整的自由度集上.在模态的分析中,我们扩展的目的是把振型写入结果文件中。因此,如果想在结果文件中察看振型,必须先扩展模态。
在谱分析中要求进行模态的扩展,在单点反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命令MXPAND中的设置的SIGNIF有选择地进行。事先请在“Mode analysis option"中的mode expansion中选no。

 

6、循环对称结构的模态分析:什么是循环对称结构的模态分析?

利用循环对称的模态分析;可以只模拟结构的一个扇形区,然后观察整个结构的振型。节省了建模时间- 不需要模拟整个结构。节省了计算时间和硬盘空间 -只需要较少的单元和自由度。

应用:可用于任何具有循环对称的结构:如涡轮、叶轮。

 

7、复模态特性

复共轭特性

特征值与特征向量均为复数,共轭成对,共2N个

复模态的正交性

复特征向量在2N维空间中正交;而实模态在N维空间中正交

复模态解偶性

系统运动方程在2N维状态空间解偶,而实模态在N维空间解偶;

复模态运动特征

系统各点有无规律的相位差,而实模态则为0或180度

各点不同时通过平衡点,而实模态则同时通过平衡位置

各点的振动频率和周期仍相同,由决定,对一定模态它是常数

系统振动无一定振型,节点也不是固定的,而作周期性移动,这与实模态截然不同

自由振动时衰减振动,各点衰减率相同,由决定,这点与实模态相同

 

8、模态参数有:模态频率、模态质量、模态向量、模态刚度和模态阻尼等。

 
 
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