A. 什麼是模態分析
簡單地說,模態分析是根據用結構的固有特徵,包括頻率、阻尼和模態振型,這些動力學屬性去描述結構的過程。那隻是一句總結性的語言,現在讓我來解釋模態分析到底是怎樣的一個過程。不涉及太多的技術方面的知識,我經常用一塊平板的振動模式來簡單地解釋模態分析。這個解釋過程對於那些振動和模態分析的新手們通常是有用的。
考慮自由支撐的平板,在平板的一角施加一個常力,由靜力學可知,一個靜態力會引起平板的某種靜態變形。但是在這兒我要施加的是一個以正弦方式變化,且頻率固定的振盪常力。改變此力的振動頻率,但是力的峰值保持不變,僅僅是改變力的振動頻率。同時在平板另一個角點安裝一個加速度感測器,測量由此激勵力引起的平板響應。
現在如果我們測量平板的響應,會注意到平板的響應幅值隨著激勵力的振動頻率的變化而變化。隨著時間的推進,響應幅值在不同的頻率處有增也有減。這似乎很怪異,因為我們對此系統僅施加了一個常力,而響應幅值的變化卻依賴於激勵力的振動頻率。具體體現在,當我們施加的激勵力的振動頻率越來越接近系統的固有頻率(或者共振頻率)時,響應幅值會越來越大,在激勵力的振動頻率等於系統的共振頻率時達到最大值。想想看,真令人大為驚奇,因為施加的外力峰值始終相同,而僅僅是改變其振動頻率。
時域數據提供了非常有用的信息,但是如果用快速傅立葉變換(FFT)將時域數據轉換到頻域,可以計算出所謂的頻響函數(FRF)。這個函數有一些非常有趣的信息值得關註:注意到頻響函數的峰值出現在系統的共振頻率處,注意到頻響函數的這些峰出現在觀測到的時域響應信號的幅值達到最大時刻的頻率處。
如果我們將頻響函數疊加在時域波形之上,會發現時域波形幅值達到最大值時的激勵力振動頻率等於頻響函數峰值處的頻率。因此可以看出,既可以使用時域信號確定系統的固有頻率,也可以使用頻響函數確定這些固有頻率。顯然,頻響函數更易於估計系統的固有頻率。
許多人驚奇結構怎麼會有這些固有特徵,而更讓人驚奇的是在不同的固有頻率處,結構呈現的變形模式也不同,且這些變形模式依賴於激勵力的頻率。
現在讓我們了解結構在每一個固有頻率處的變形模式。在平板上均勻分布45個加速度計,用於測量平板在不同激勵頻率下的響應幅值。如果激勵力在結構的每一個固有頻率處駐留,會發現結構本身存在特定的變形模式。這個特徵表明激勵頻率與系統的某一階固有頻率相等時,會導致結構產生相應的變形模式。我們注意到當激勵頻率在第一階固有頻率處駐留時,平板發生了第1階彎曲變形,在圖中用藍色表示。在第2階固有頻率處駐留時,平板發生了第1階扭轉變形,在圖中用紅色表示。分別在結構的第3和第4階固有頻率處駐留時,平板發生了第2階彎曲變形,在圖中用綠色表示,和第2階扭轉變形,在圖中用紅紫紅色表示。這些變形模式稱為結構的模態振型。(從純數學角度講,這種叫法實際上不完全正確,但在這兒作為簡單的討論,從實際應用角度講,這些變形模式非常接近模態振型。)
我們設計的所有結構都具有各自的固有頻率和模態振型。本質上,這些特性取決於確定結構固有頻率和模態振型的結構質量和剛度分布。作為一名設計工程師,需要識別這些頻率,並且當有外力激勵結構時,應知道它們怎樣影響結構的響應。理解模態振型和結構怎樣振動有助於設計工程師設計更優的結構。模態分析有太多的需要講解的地方,但這個例子僅僅是一個非常簡單的解釋。
現在我們能更好地理解模態分析主要是研究結構的固有特性。理解固有頻率和模態振型(依賴結構的質量和剛度分布)有助於設計雜訊和振動應用方面的結構系統。我們使用模態分析有助於設計所有類型的結構,包括機車、航天器,宇宙飛船、計算機、網球拍、高爾夫球桿……這些清單舉不勝舉。
B. 如何對模態分析結果進行評價
為什麼要計算固有頻率和模態
1) 評估結構的動力學特性。如安裝在結構上的旋轉設備,為避免其過大的振動,必須看轉動部件的頻率是否接近結構的任何一階固有頻率。
2) 評估載荷的可能放大因子。
3) 使用固有頻率和正交模態,可以指導後續動態分析(如瞬態分析、響應譜分析、瞬態分析中時間步長 的選取等)
4) 使用固有頻率和正交模態,在結構瞬態分析時,可以用模態擴張法
5) 指導實驗分析,如加速度感測器的布置位置。
6) 評估設計
C. 請問如何 解釋 模態分析結果中的應力
模態分析的應變結果可以理解為應變模態,即在固有振型(該階頻率振動達到最大位移變形時)的應變應力分布情況。
靜力分析的應力是和荷載有關的,而模態分析結果是和荷載無關的。
D. ansys模態分析時輸入的模態數具體指的是什麼
一般待分析模型的模態都是N多的,但是一般考慮的也是前幾階,模態包括固有頻率、阻尼比和振型。
你分析的前5階模態,這五個值逐次增大,分析代表該模型「自由振動」時的前5個固有頻率,如果外部激勵的頻率接近這五個頻率,該模型將會產生振動,這在工程中是需要避免的。
5個方向的振動代表的是前5階模態下,每個固有頻率對應的「振型」,通俗點說,就是該模型在自由振動下的形態。
希望可以幫到你
E. 模態究竟是什麼
模態是結構系統的固有振動特性。線性系統的自由振動被解耦合為N個正交的單自由度振動系統,對應系統的N個模態。每一個模態具有特定的固有頻率、阻尼比和模態振型。這些模態參數可以由計算或試驗分析取得,這樣一個計算或試驗分析過程稱為模態分析。
F. ansys模態分析實例講解
modal是個關鍵字,指定該分析為模態分析……如果你要進行其他分析如靜力學分析你就可以換……
LANB,5指的是用lanb方法求解前5階固有頻率,你可以把5換成其他數字……表明求前多少階固有頻率
G. 有限元進行的「模態分析」這個到底是什麼意思,希望能用比較能理解的話解釋一下。為什麼一個結構會有好幾
模態分析包括分析振形和固有振動頻率,振形就是振動的形態並有對應的振動頻率!簡單這么回答吧,具體看一下振動力學!
H. 結構動力分析中模態分析中的「一、二、、」階怎麼解釋
模態分析是指採用振型分解法計算結構的各階振型,包括各階模態的頻率、振型等。
指的是振型分解法中的一階、二階振型。
I. 為什麼選擇不同的頻率范圍,最後模態分析計算的頻率結果不一樣呢求解釋
你說的結果不一樣是什麼意思,給出一個頻率范圍是指要求軟體在這個頻率范圍中得出模型的各階模態及頻率,這樣不同的范圍得到的模態階數就不一樣,比如0~5000Hz可以得到前十階模態,那麼如果給出5000~10000Hz時前十階模態肯定是沒有的。我不知道是不是對你問題理解得正確,如果是你給出0~5000Hz,0~6000Hz時同樣階數的模態結果不一樣,那麼我就不知道是什麼原因了