ANSYS Mechanical動(dòng)力學(xué)模態(tài)介紹

1、ANSYS Mechanical 動(dòng)力學(xué)模態(tài)介紹2包括主題：定義和目的理論和術(shù)語(yǔ)固有頻率和模態(tài)振型模態(tài)提取方法接觸分析設(shè)置作業(yè) 4模態(tài)分析3A. 定義和目的模態(tài)分析技術(shù)用于確定線彈性結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性（固有頻率和模態(tài)振型）。所有動(dòng)力學(xué)分析類型中最基礎(chǔ)的部分。在不同類型的動(dòng)力學(xué)載荷下，結(jié)構(gòu)將如何響應(yīng)，為工程師提供參考。對(duì)于其他動(dòng)力學(xué)分析，有助于計(jì)算求解控制。4 定義和目的假設(shè)和限制條件結(jié)構(gòu)為線性（M和K矩陣為常量）。無(wú)載荷（力、位移、壓力或溫度），自由振動(dòng)。建議：由于結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性決定了其對(duì)于任意類型動(dòng)力學(xué)載荷的響應(yīng)，通常情況下，建議在進(jìn)行其他任何類型的動(dòng)力學(xué)分析以前，首先進(jìn)行模態(tài)分析。5將 和 代

2、入控制方程可得特征值方程：iiiit u sin自由無(wú)阻尼振動(dòng)的線性動(dòng)力學(xué)方程M u K u 0假設(shè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)：u i sinit i 22ii 0K M B. 理論和術(shù)語(yǔ)6當(dāng)滿足以下條件時(shí)，等式成立：K M 1. = 0（無(wú)價(jià)值，意味著沒(méi)有振動(dòng)）2. 或 = 此時(shí)為特征值問(wèn)題，有 n 個(gè)根（12 , 22 , 2）。這些根是方程的特征值。對(duì)于每一個(gè)根（特征值），有一個(gè)相對(duì)應(yīng)的特征向量（ 1 , 2 , ）。2ii 0 理論和術(shù)語(yǔ)7在模態(tài)分析中：特征值結(jié)構(gòu)固有角頻率 的平方特征向量模態(tài)振型 模態(tài)振型可以對(duì)質(zhì)量矩陣歸一化或者對(duì)其進(jìn)行單位正則化，此時(shí)將向量 的最大分量設(shè)置為1。Workbench 顯

3、示對(duì)質(zhì)量矩陣歸一化的結(jié)果。由于歸一化，只有對(duì)于自由度的振型結(jié)果才有實(shí)際意義。C. 固有頻率和模態(tài)振型Tii 1 M 8特征值的平方根為 ，即結(jié)構(gòu)的固有角頻率（rad/s）。固有頻率 可以根據(jù)公式 = /2 （cycles/s）。固有頻率 單位為 Hz，由用戶輸入，由 Workbench輸出。 代表模態(tài)振型，即當(dāng)振動(dòng)頻率為 時(shí)，結(jié)構(gòu)特征向量的振型。 模態(tài) 1 11 = 109 固有頻率和模態(tài)振型 模態(tài) 2 22 = 202 模態(tài) 3 33 = 249 9程序用法適用于分塊蘭索斯法（直接法）對(duì)稱矩陣較大模型的多階模態(tài)（大于40階）。推薦在存在形狀較差的實(shí)體和殼單元時(shí)使用。殼單元或殼和實(shí)體混合單元時(shí)

4、使用。PCG蘭索斯法（迭代法）對(duì)稱矩陣（但不適用于屈曲）特大模型（大于500,000自由度）的較少階模態(tài)（小于100階）。形狀較好的三維實(shí)體單元。非對(duì)稱法非對(duì)稱矩陣使用完全的 K 和 M 矩陣。當(dāng) K 和 M 為非對(duì)稱矩陣時(shí)（例如，聲學(xué)的流固耦合問(wèn)題）。超節(jié)點(diǎn)法對(duì)稱矩陣（但不適用于屈曲）多階模態(tài)（小于10000階）。使用二維平面或殼/梁?jiǎn)卧慕Y(jié)構(gòu)（大于100階）和使用三維實(shí)體單元的結(jié)構(gòu)（大于250階）。D. 模態(tài)提取方法在多數(shù)情況下，使用程序控制選項(xiàng)自動(dòng)選擇最佳的求解器。10E. 模態(tài)分析中的接觸在模態(tài)分析中可以使用接觸對(duì)，然而，由于模態(tài)分析為純線性分析，對(duì)于非線性接觸類型，接觸特性將產(chǎn)生變化

5、，如下表所 示：非線性接觸特性簡(jiǎn)化為與其對(duì)應(yīng)的線性接觸。接觸類型靜力分析模態(tài)分析初始接觸球形區(qū)域內(nèi)球形區(qū)域外綁定綁定綁定綁定自由無(wú)分離無(wú)分離無(wú)分離無(wú)分離自由粗糙粗糙綁定自由自由無(wú)摩擦無(wú)摩擦無(wú)分離自由自由摩擦摩擦 = 0，無(wú)分離 0，綁定自由自由11模態(tài)階數(shù)需要指定所關(guān)心的模態(tài)階數(shù)。默認(rèn)情況下提取前六階模態(tài)?？梢酝ㄟ^(guò)兩種方式指定模態(tài)階數(shù)： 1.前 N 階模態(tài)（ 0）2.在指定頻率范圍內(nèi)的前 N階模態(tài)。1F. 分析設(shè)置212求解控制在該控制中有兩個(gè)設(shè)置阻尼和求解器類型阻尼無(wú)阻尼（默認(rèn)值，即無(wú)阻尼系統(tǒng)）有阻尼根據(jù)是否包含阻尼，相應(yīng)的提供不同的求解器選項(xiàng) 分析設(shè)置13輸出控制默認(rèn)情況下只計(jì)算模態(tài)振型?？梢砸笥?jì)算應(yīng)力和應(yīng)變結(jié)果?！皯?yīng)力”結(jié)果僅表示結(jié)構(gòu)