自由界面模态综合法的研究及应用

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基于DMAP的模态综合方法与应用

基于DMAP的模态综合方法与应用

基于DMAP的模态综合方法与应用
李光明;胡于进
【期刊名称】《机械与电子》
【年(卷),期】2012(000)005
【摘要】在模态综合技术基础上,研究了子结构之间的柔性连接处理,提出了一种基于DMAP的模态综合实现方法,开发了一个具有模态综合求解功能的CAE系统,最后通过2个实例对所开发的系统进行了验证.结果表明,系统可以实现模态综合计算功能,能够精确地获得装配结构的低阶模态频率.
【总页数】5页(P3-7)
【作者】李光明;胡于进
【作者单位】华中科技大学机械科学与工程学院,湖北武汉430074;华中科技大学机械科学与工程学院,湖北武汉430074
【正文语种】中文
【中图分类】TH113.1
【相关文献】
1.双协调自由界面模态综合方法在框架结构上的应用研究 [J], 余洁歆
2.自由界面模态综合方法在框架结构上的应用研究 [J], 徐超
3.基于固定界面与自由界面子结构模态的混成模态综合方法及其应用 [J], 应祖光;邱吉宝
4.基于模态综合方法的叉车门架系统振动特性研究 [J], 赵坚;王太勇;胡世广;刘宁;
胥永刚;李志潭
5.基于模态综合方法的汽轮机叶片组振动特性研究 [J], 肖俊峰;朱宝田
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高等结构振动学-第10章-模态综合方法

高等结构振动学-第10章-模态综合方法

(10-23)
{F (t)} [S]T {P(t)}
(10-24)
在模态综合法中,为了描述结构在空间的运动和变形状态,采用两类广义坐
标来描述,分别为“物理(几何)坐标”和“模态坐标”,物理坐标描述结构各
节点的几何坐标位置,而模态坐标则表示物理坐标响应中各个模态成份大小的
量。
对于模态综合法中的“模态”一词,它比“振型”具有更加广义的内涵,它
(1)按结构特点划分子结构 (2)计算并选择分支模态进行第一次模态坐标变换 (3)在全部模态坐标中,选择不独立的广义坐标 (4)由位移对接条件,形成广义坐标的约束方程,得到独立坐标变换阵 [S ] (5)对组集得到的质量矩阵、刚度矩阵进行合同变换,得到独立坐标下的质量
矩阵,刚度矩阵,形成整个系统的振动方程 (6)根据坐标变换关系,再现子结构物理参数
(10-5)
通常,[ ], [ ] 的个数远少于对应子结构的自由度数。
记:
{
p}


p p

[
M
]

[
M 0
]
0 [M ]
[
K
]

[
K 0
]
0 [K ]
(10-6)
[M ] [ ]T [m ][ ] [M ] [ ]T [m ][ ]
[]T [K ][] diag[2]
(10-38)
子结构柔度矩阵为:
[G] [K ]1 [](diag[2 ])1[]T [k ](diag[k2 ])1[k ]T [d ](diag[d2 ])1[d ]T
(10-15)
{
p}

ANSYS_模态综合法技术

ANSYS_模态综合法技术

表 2 双层框架的频率
阶数 1 2 3 4 5 6
全模型计算 22.413 29.210 72.101 79.336 89.325 115.32
模态综合法 22.346 29.963 72.426 79.937 89.367 115.853
实测 22.6 29.6 73.3 81.6 90.8 115.5
1) 基于子结构技术,可以计算超大模型,计算精度高; 2) 可以节省大量的计算时间和计算机资源,提高效率; 3) 可以灵活修改大系统的子系统设计。修改了子系统的结构后,只需要计算修改
的子系统,然后重新集合各个子系统。而无需对整体结构重新全部计算,减少 计算时间。 因此,对于复杂大型结构,如飞机、车辆、船舶、高层建筑等结构,采用 ANSYS 模态综合法来对结构进行模态分析,可以在精度和计算速度上得到较好的解决方案。
Z Y X
图 6 双层框架结构图和第一阶振型
图 7 模态综合法计算飞机的模态
3. 模态综合法的应用: 图 7 的飞机模型采用模态综合法来计算结构固有频率。首先是将整机结构分成多个 子结构,机翼部分被分成三个子结构,机身分成三个子结构,尾翼单独作为一个子结构。 然后分别对每个子结构进行求解,将各个子结构集合成整个结构系统。求解方法采用固 定界面模态综合法。
ANSYS-CHINA 媒体文章
表 1 不同方法音叉的频率
阶数
全模型计算
1
204.96
2
654.40
3
1326.91
4
2118.15
5
3023.32
6
3427.11
模态综合法 204.96 654.37 1326.89 2118.13 3023.25 3427.21

含超单元连接子结构的自由界面模态综合法

含超单元连接子结构的自由界面模态综合法
卢凯 良 , 惠 清 毛 飞 邱 ,
(. 1 同济大学 机械工程学院, 上海 2 1 0 ; . 0 8 4 2 江西省交通科学研究院 , 江西 南 昌 3 0 3 ) 3 0 8
摘 要:根据模 态综合法 中连接子结 构 的定 义 , 为连接 子结 认
构 实 际上 是 一 种 将 全 部 界 面 坐 标 作 为 主 自 由度 的 超 单 元 . 在 此基础上 , 别利用静力变换和动 力变换将连 接子结 构变换 分 成 超 单 元 , 导 了 界 面 位 移 和 界 面 力 双 协 调 条 件 下 的 自 由界 推
d mp n e s n by, h s i h s a wie p e d a p i t n i a ig r a o a l tu , t a d s r a p l a i n c o d n mi n lss o h t u t r s wih lc 1 n n 1 e rt . y a c a a y i f t e sr c u e t O o i a i a n y Th n,h p l t n o h r p s d t c n q e wa h wn b e t e a p i i ft e p o e e h i u s s o y a c o o mo a n es c r s o s n l s fa tu s b ig ih d l d s imi e p n a ay i o r s rd e i wh c a e s n
第3 8卷第 8期
21 0 0年 8月
同 济 大 学 学 报( 然 科 学 版) 自
J U N L O O G I N V R IY N T R L S IN E O R A FT N J U I E ST ( A U A E Au g.2 1 00

高等结构动力学2_模态综合法(动态子结构方法)

高等结构动力学2_模态综合法(动态子结构方法)
a J
Φ
a p b Φ J b {0} p

[C ]{ p} {0}
d行
(n1+n2)个 p a
所以,有:
[C dd ]1[C dI ] { p} { p I } [ S ]{q} [I ]
独立的模态坐标
(n1+n2-d)个
[ M ]* [ S ]T [ M ][ S ], [ K ]* [ S ]T [ K ][ S ]
对于一般的动力学分析问题,也可以得到缩聚方程为:
} [C ]*{q } [ K ]*{q} {R}* [ M ]*{q
[C ]* [ S ]T [C ][ S ], {R}* [ S ]T {R}
动态子结构方法的基本思想:
按照工程的观点或结构的几何轮廓,遵循某些原则要求,把完整的大型复 杂结构人为地抽象成若干个子结构。首先对自由度少得多的各个子结构进 行动态分析,然后经由各种方案,把它们的主要模态信息予以保留,以综 合总体结构的动态特性 总系统(n个自由度) 子结构1 dd ]1[C dI ] [S ] [ I ]
uJ uI
uI
a b u u a b I I {u } a , {u } b u J u J {u a } [Φ ]a { p a }, {u b } [Φ ]b { p b }
{ p} b p d个 pd 设{p}中独立广义坐标为{pI},非独立广义坐标为{pd}: { p} p I (n1+n2-d)个 pd { pd } [C dd ]1[C dI ]{ p I } 可写为: [C dd ] [C dI ] {0} pI

MotionView_MotionSolve_Training_V14_Day2

MotionView_MotionSolve_Training_V14_Day2
• 2、参数设置:使用柔性体生成工具Flex prep,选择模型文件并设置参数。
Flexbody generation options
Source FEM file Specify h3d file name Select CMS method Interface nodes Frequency cutoff type & value Left click
~60,000
~30 to ~200
7
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模态叠加
The idea behind a flexible body is: A final shape can be synthesized by summing a set of modal participation factors and mode shapes. Example in 2D:

• 约束模态:用单位载荷逐一施加于每个界面点的每个自由度,采用惯性
释放得到结构的静力变形向量 • 正则模态:界面点全部释放后的正则模态
17
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Φ表示模态矩阵
Q表示模态参与因子
6
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实验模态综合法若干问题的研究

实验模态综合法若干问题的研究

Th fe —n e fc c mp n nt e r e i tra e o o e mo e y t e i meh d a e o t r sd a d na c le i ii c n o e s t t e d s n h ss t o b s d n he e i u l y mi f x b l y a c mp n ae h t ifu n e o ih— r rtu c t d mo e n t a y fr e p rme tlme s r me s n e c fh g o de r n ae d sa d i’ e s o x e i n a a u e nt.Th p r xmae r pr s n a in f l S e a p o i t e e e t t s o’ o r sdu lma s a d e i u l tf s r d d c d b a ty i n rn h y a c fe t f t t n ae d s Th e i a s n r sd a sif s wee e u e y p rl g o i g t e d n mi ef cs o he r c td mo e . ne u e me h d c n b s d t e p t e dy a c mo lo t o a e u e o s tu h n mi de fwhoe sr cu e b o p i g e p rme a d lo o o e tA n l t t r y c u ln x e i ntlmo e fc mp n n a d u
振 3 0卷第 9期




J OURNAL OF VI BRATI ON AND S H0CK
实 验 模 态 综 合 法 若 干 问题 的 研 究

从自由模态试验提取约束结构模态参数的方法研究

从自由模态试验提取约束结构模态参数的方法研究


度 矗 钢 绵 L 型 形板 垫
其 中交界 面共 4个节 点 ,2个 自由度 。 1 已知矩 形板 自由试 验 主模态谱 矩 阵为 : [ ]=da [ , , ,. ,87,0 . ,7 . i 0 0 0 3 9 2 . 18 7 10 9, g

2 1 SiT c. nr 0 1 c eh E gg . .
航 空航 天
从 自由模态试验提取 约束结构 模 态参 数 的方 法研 究
黄德 东 吴 斌 何 陨
( 西北工业大学航 天学 院, 西安 7 07 ) 10 2


研 究了如何基于模 态综合法实现 自由试验边界与约束边界的转化。 以矩形钢板为例进行理论研究 , 分别在 自由与一端
态 综合 和模 态 试 验 边 界 条 件 转 换 。同 时模 态 试 验 边 界转换 的问题 , 一 直 是航 空航 天 界关 心 的课 题 也 之 一 。一 般 而言 , 于 大 型 复杂 结 构 用 软柔 绳 或 弹 对 簧 悬 吊起 来做 自由模 态试 验 较 容 易 实 现 , 因此 研 究
工0 3 J1 [ 3 L2
I 3 4 一 5 6

r - : 39 L 4 0
- 38



图 1 矩形板测点划分
模态试 验 系统 的布置状 态如 图 2所 示 。

/PB 8 0 击 锤 — c-6 3 力 0c 冲


2 试验边 界转化计算过程 _ _ 9







l 1卷
2 . 3 4

L 『 6 L r 7 L 8

第十章模态综合方法

第十章模态综合方法

第十章模态综合方法§10.1 模态综合法的基本原理【为什么要使用模态综合法】复杂结构自由度多,方程阶数高,计算成本大。

对整个结构用假设模态法分析难以实现。

大型复杂结构其主要部件可能在不同地区生产,由于条件限制,只能进行部件模态试验,无法进行整体结构的模态试验。

结构的响应只由低阶模态控制,不必为少数低阶模态去求解整个结构的高阶动力学方程。

【解决途径】仿照有限元方法,先对各个局部子结构进行分析,然后再通过某种方法进行整体分析,具体讲就是对各子结构进行模态分析,按某种原则得到能恰当描述整个结构振动的“假设模态” ,再按假设模态分析方法来求解整个结构的振动。

【模态综合法的基本思想】按复杂结构的特点将其划分为若干子结构对各子结构进行离散化,通过动力学分析或试验,得到子结构的分支模态。

对各子结构的物理坐标——结点位移坐标进行模态坐标变换对子结构进行“组集” ,获得整个结构的模态坐标通过子结构的界面连接条件,作第二次坐标变换—独立坐标变换,消去不独立的模态坐标,得到一组用独立的各子结构模态坐标组成的描述整个结构运动的独立广义坐标,从而导出整个系统以独立模态坐标表示的动力学方程。

【模态综合法的实质】采用子结构技术,来获得一组复杂结构的品质优良的“假设模态” ,以此假设模态作为李兹基底所张成的模态空间,可以很好地覆盖住系统真实的低阶模态空间。

模态综合方法是子结构方法中最成熟、应用最普遍的方法。

【例】以两端固支梁分成两个子结构为例,来简要说明模态综合法的基本原理 将图示的梁结构分成两个子结构:、「其物理坐标集{U }分成内部坐标集{U i }和界面坐标集{ U j },即ErU i:u j界面位移连续条件:{u 「}结构动能结构势能{U j}珂U j }T =T : T ,=-{ u :}T [ m ]{ u :}1{ u } T [ m :]{ u J2 2(10— 3)V N V =1{u :}T[k ■]{ u :} -{u :}T[k :]{ u2 2假定已经选出了各子结构合适的模态矩阵 [IT 1 (下面各节中就专门讨 论['][]的求法),则有{U :}=[ :]{ P :} {U )=[ ]{ P }通常,「订,[]的个数远少于对应子结构的自由度数 (10— 4)(10— 5)记:{ p}=丿 p pj[M G ]:0[K :] 0(10— 6)从而,[M :] =[ :T[m :][〉] [M■] 丁 T[m][ J(10— 7)(10— 8)(10— 1){(10— 2aZZZZZT寸p }T [M ]{ p }V弓p }T [K ]{p }当应用拉格朗日方程来建立振动方程时,由于拉格朗日方程要求各 独立,而{ p}中有不独立的坐标。

HyperWorks多体动力学仿真中柔性体的关键技术

HyperWorks多体动力学仿真中柔性体的关键技术

柔性体生成步骤: 1、结构定义:单元、材料、属性、铰节点。 2、参数设置:使用柔性体生成工具Flex prep,选择模型文件并设置参数。
柔性体生成途径二:OptiStruct
柔性体生成步骤: 1、结构定义:单元、材料、属性、铰节点 2、约束定义:约束采用ASET类型 3、方法定义: CMSMETH中定义 4、工况定义: GLOBAL_CASE_CONTROL中定义 5、单位及输出设置: DTI_UNITS、 OUTPUT
模态综合法
两种方法: 1、C-B法:固定界面模态综合法 2、C-C法:自由界面模态综合法
固定界面模态综合法
➢ Craig-Bampton方法的本质就是固定界面模态缩聚方法,由Craig和 Bampton于1968年提出。
➢ Craig-Bampton模态综合时只考虑”位移对接”条件。 ➢ 固定界面子结构方法是指,假设子结构的交界面上的节点是完全固定的。 ➢ 此时的模态分为约束模态(Constraint modes)和(约束)正则模态(Constraint
柔性体生成(ADAMS)
生成ADAMS格式的柔性体: 1、方法类似,需要定义输出格式
2、生成的柔性体导入ADAMS没有铰节点? 3、生成的柔性体频率和模态分析频率不一致? 4、注意单位的转化
柔性体生成(其他MBD软件)
1、SIMPACK:PARAM, SIMPACK 2、RecurDyn:PARAM,RFIOUT,YES 3、Virtual Lab:PARAM,LMSOUT 4、ROMAX:PARAM,EXTOUT,DMIGPCH
柔性体定义
有限元模型具有较多的自由度,多体系统求解器处理起来难度很大 柔性体使用限元模型的模态表达,可以大大降低模型自由度 机构物理坐标的节点位移可以通过若干模态坐标表示,

模态综合法在航天器动力学仿真中的精度分析

模态综合法在航天器动力学仿真中的精度分析
关键词:模态综合法;主模态截断;航天器;动力学 中图分类号: V474 文献标识码:A 文章编号:1674-7135(2020)06-0077-06 D O I:10. 3969 / j. issn. 1674-7135. 2020. 06. 014
Precision Analysis of Modal Synthesis Method in Spacecraft Dynamics Simulation
子结构 2
360
1086
1
4
1
17
17
52
总主模态阶数
1446 5 18 69
最高精确结构 频率( Hz) 304290 95 328 491
8
1
6
2
3
4
2
0 100 200 300 400 500 600
(Hz)
图 2 频率截断的加速度响应
Fig. 2 Acceleration response for truncation at
主模态截断的准则是,如何既最大程度上的缩
减结构系统的自由度,又能满足精度要求。 在以往 研究中应用的方法有:频率截断法[4,5,6] 、有效模态 质量截断法[7,8] 、 势能判据截断 法[9] 等。 下 面 结 合 matlab 编程和有限元仿真的方式对于这三种方法进 行对比,建立了某卫星的有限元模型,下部分为平台 子结构 1,上部分为载荷子结构 2,如图 1 所示。
空间电子技术
2020 年第 6 期
SPACE ELECTRONIC TECHNOLOGY
77
模态综合法在航天器动力学仿真中的精度分析①
蔡一波,杜 冬∗,周爱明
( 上海卫星工程研究所,上海 201109)

混合建模方法在某叉车方向盘振动分析中的应用

混合建模方法在某叉车方向盘振动分析中的应用

混合建模方法在某叉车方向盘振动分析中的应用作者:陈先成高静轩田红周来源:《CAD/CAM与制造业信息化》2013年第09期本文采用混合建模方法,将某叉车主要结构部件的试验模态和有限元模态综合起来,并使用自由界面的模态综合法完成主要部件装配后的系统级模态分析,模态分析的结果用于分析此叉车方向盘机构的振动问题,最后找到影响方向盘振动的主要原因,并提出改进方案,取得了良好的工程应用效果。

一、概述随着人们对驾驶舒适性和环境保护要求的提高,叉车的NVH问题日渐显现出来,特别是与人体直接接触的叉车部件(比如方向盘、座椅和脚底板等)的振动问题,会引起叉车驾驶员重点关注。

国内的一些工业车辆制造企业开始在NVH方面逐步加大研发投入,并取得了良好的工程应用效果,同时一些商业软件(比如LMS、HyperWorks等)在企业中的应用也推动了叉车NVH技术研发的进步。

工业车辆的振动问题往往很复杂,涉及很多系统与部件,因此建立车辆整体的动力学模型非常困难,通常是根据工程师的经验对整车进行简化,主要研究一些与振动传递路径相关的部件的动力学参数。

传统的方法是建立这些部件的有限元模型,再进行自由模态分析或约束模态分析,然后为其结构的动力学特性修改提供意见,而本文中的采用混合建模方法是将复杂系统根据联接关系分成若干子结构,对一些通过有限元分析很难准确获得其模态参数的子结构使用试验模态分析方法建立其动力学模型,对其他较为简单的子结构采用有限元法建立动力学模型,最后通过模态综合理论得到全系统的动力学模型,这样获得的系统级模态参数会有较好的精度,后续的振动分析与设计会更加可靠。

本文以某叉车的方向盘振动分析为例,研究从发动机到方向盘振动传递路径上的主要部件(车架、护顶架和方向盘前板机构)的系统级模态参数,找到影响方向盘振动的关键模态频率,并提出修改模态频率的方案来改进方向盘振动,最后通过试验验证方案有效。

二、混合建模方法的原理1.自由界面的模态综合法模态综合法可分为自由界面的模态综合法和固定界面的模态综合法等,其中自由界面对被试验的子结构相对比较容易实现,可以通过弹性绳或柔性支撑将子结构悬挂或安置,因此混合建模中使用的方法采用自由界面的模态综合法,并重点以Hou方法给予介绍,至于固定界面的模态综合法的原理和应用可以参考文献。

模态综合法在车身结构动力学计算中的应用

模态综合法在车身结构动力学计算中的应用

1 模态综 合法 的基本 原理
将 大 型有 限元 模 型分 割 为 多个 部 件 , 各 个 部 在
原稿 收到 日期为 2 1 7月 5日, 0 1年 修改稿 收到 日期为 2 1 0 1年 8月 1 7日。

82・ 1




21 ( 3 0 2年 第 4卷) 9期 第
件的 自由度有效减缩的基础上 , 再根据各个部件之 间的连接条件 , 得到总的结构动态特性。模态综合 法在边界处理上有 固定边界法 、 自由边界法和混合 边 界法 3种 方 法 。本 文 中采 用 默 认 的 固定 边 界 法
An l ss o t mo i e Bo y S r cu e a y i f Au o t d tu t r v
F n i i g ,Li i e g Ha x n u Ha l ,Zh n o g o i a g S n b & Ga n a o Yu k i
^, 吸) 嚣 N【 趣 ∞Ⅱ
加 : 2 m 5 O
部 件 1 型缩聚 模
部件 2 型缩聚 模
l余 构 型I 剩 结模
1 f ● 1 r
j 型 配 约 综 及 解I 模装、束合求

} 据 复l 数恢
图 1 模态综合 法的分析 流程

=f 6o ) =)
22 车身 结构超 单元 的创 建方 法 .
超单元划分过程 中遵循 以下原则 : 1 尽量在 () 超单元与剩余结构连接较少的地方进行分割 , 以达 到 自由度 缩 减 的 目的 ;2 超 单 元 的划 分 应 该 与整 . ) (
冯海 星 刘海 立 张松 波 高云 凯 , , ,
( .同济 大学汽 车学院, 海 1 上 2 10 08 4; 2 .重庆长安汽车股份 有限公 司汽车工程研 究院, 重庆 4 12 ) 0 10

高等结构动力学2_模态综合法(动态子结构方法)

高等结构动力学2_模态综合法(动态子结构方法)
a b
[ K ]a [Φ ]aT [ k a ][Φ ]a , [ K ]b [Φ ]bT [ k b ][Φ ]b
[ M ]a [M ] [ 0] [ 0] b [M ]
(n1+n2)个
pa { p} b p
[ K ]a [K ] [ 0]
[ M ]* [ S ]T [ M ][ S ], [ K ]* [ S ]T [ K ][ S ]
对于一般的动力学分析问题,也可以得到缩聚方程为:
} [C ]*{q } [ K ]*{q} {R}* [ M ]*{q
[C ]* [ S ]T [C ][ S ], {R}* [ S ]T {R}
(n1+n2)个
[C dd ]1[C dI ] [S ] { p} [ S ]{q} [ I ] 1 1 }T [ M ]*{q } T {q V {q}T [ K ]*{q} 2 2
(n1+n2-d)个
n1个
n2个
[ M ]* [ S ]T [ M ][ S ] [ K ]* [ S ]T [ K ][ S ]
a J
Φ
a p b Φ J b {0} p

[C ]{ p} {0}
d行
(n1+n2)个 p a
所以,有:
[C dd ]1[C dI ] { p} { p I } [ S ]{q} [I ]
独立的模态坐标
(n1+n2-d)个
X = a1f1 + a2f2 + + as fs s <n = Da T é ù a = ê a1 a2 as ú D = éê f1 f2 fs ùú ë û ë û

双协调自由界面模态综合方法在框架结构上的应用研究

双协调自由界面模态综合方法在框架结构上的应用研究

双协调自由界面模态综合方法在框架结构上的应用研究
余洁歆
【期刊名称】《福建建设科技》
【年(卷),期】2016(000)003
【摘要】本文研究双协调自由界面模态综合方法,并将其运用于土木工程结构中。

首先介绍了双协调自由界面模态综合方法的基本思路和公式推导,进而提出了相应的模态截取准则。

最后,通过一个11层的框架结构进行数值模拟。

数值模拟分析结果验证了双协调自由界面模态综合方法在土木工程结构上应用的可行性,进一步通过算例对比,证明了本文提出的双协调自由界面模态综合方法的模态截取准则的正确性,为今后大型结构子结构研究方法提供了必要的理论基础。

【总页数】4页(P28-31)
【作者】余洁歆
【作者单位】福建省建筑科学研究院福建省绿色建筑技术重点实验室福建福州350025
【正文语种】中文
【相关文献】
1.自由界面模态综合方法在框架结构上的应用研究 [J], 徐超
2.基于固定界面与自由界面子结构模态的混成模态综合方法及其应用 [J], 应祖光;邱吉宝
3.双协调简支界面模态综合法 [J], 李前程;刘明威
4.螺旋桨C_N群自由界面双协调动力有限元 [J], 陈志坚;许柏晖;郭日修;索志强
5.C_N群上对称结构的双协调模态综合 [J], 王文亮;朱农时;胥加华
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为什么要做自由模态分析?

为什么要做自由模态分析?

为什么要做自由模态分析?同一个结构在不同的边界条件下,模态参数是不相同的。

很多情况下,结构实际工作条件下的边界并非自由边界,那为什么还要做自由边界条件下的模态分析呢。

在说明具体原因之前,让我们先回顾一下自由模态与约束模态的区别与联系。

在文章《模态边界条件:自由边界与约束边界的差异》一文中已经说明,当对自由边界的结构施加约束时,随着约束刚度的增强,结构的刚体模态会逐渐向弹性模态转化。

对同一结构,从自由边界变换到约束边界,是对结构进行了动力学修改,那么修改后的约束边界下的模态可以通过修改前的自由边界的模态的叠加得到。

当然不是所有的试件都能用修改前的模态叠加得到,前提是最终修改后的模态必须能够由修改前的模态的线性组合得到。

如果能做到这一点,那么可以准确地由自由边界的模态得到约束边界的模态结果;如果不能,那么由于模态截断的原因将会产生误差(关于模态截断,请参考《什么是模态截断?》)。

因此,自由模态可以在一定程度上得到约束模态。

从模态分析难易程度上而言,自由模态比约束模态更容易实现。

不管是试验模态还是计算模态,约束边界都要更困难些。

实际约束边界在有限元计算中难于实现,而自由模态在有限元计算中很容易实现,不需要施加任何约束。

约束边界条件下的试验模态需要夹具,而夹具也是弹性体,因此,相比自由模态边界,试验模态的约束边界也更难于实现。

另一方面,自由模态不仅有弹性模态,还有刚体模态,而约束模态只有弹性模态。

虽然同一结构的约束模态与自由模态的模态参数完全不同,但现实世界中很多情况下仍然做自由模态,这可能是基于以下方面的原因:1.实际工作边界为自由边界一些结构实际的工作状态就是自由边界,如飞机,导弹,卫星等航天器结构,因此,对这些结构进行测试或计算时,采用自由边界条件。

另一个典型的这种情况是动力总成刚体模态,动力总成由具有弹性的悬置支撑,悬置决定了动力总成的边界、支承和动力本身,由于悬置是具有弹性的减振器,因此,由弹性悬置支承的动力总成存在刚体模态,也就是说动力总成的工作边界可视为一种自由边界,当然了,不完全自由,还具有一定的约束性,界于完全自由与约束之间的一种边界,在这,我们暂时还称它为自由边界。

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研究与探讨
广东建材 21 年第4 01 期
自由界面模态综合法 的研究及应用
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摘 要 :基于动态子结构理论, 推导出两个子结构 自由界面模态综合法。基于本方法编写自由界面
模 态 综 合 法 程 序 , 算 整 个 结构 的振 型 。 过 和 有 限 元 方 法 的 比较 , 果表 明 , 由界面 模 态 综 合 法 具 计 通 结 自 有相 当高 的 精 度 , 且 计 算 效率 相 对 较 高 。 并
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( 基 于层 次分析 (H ) , 4 ) A P 法 计算 得 出指标 权重 , 并根 据 权重排 序最 终得 出 , 面空 间与 既有地 下 空间 是宝 安 地 区地 下 空间开 发最重 要 的指标 , 工程 地质 条件 下 的各 分 支 因素对地 下 空间 的开发 也有 很大影 响 。● 【 参考 文献】
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J .城 0 5 1 () 4 — 1 指 标体 系和 层 次 结构 , 各 个 因子 的分布 、 点进 行 分 体 系 的研 究 [] 市 发 展研 究 ,2 0 ,2 5 : 7 5 对 特 [] 2 童林旭 .地下空 间与城市现代化发展 [] M .北京 : 中国建筑 工 析评 价 , 为后续 进行综 合评 价和 合理 开发 利用 宝 安区 地
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2自由界 面模 态综合 法
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泛 的应 用 。
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1引言
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求解 上 式对应 的广 义特征 值 问题 , 得到 自由界面 可 同时提 出的 。1 7 9 5年 R b n H n z 等 学者对 自由界 u i  ̄、 i t  ̄ 子 结构 S的各 阶特 征对 。 取各 子结 构 的前 q阶 主模态 组 面模态 综合法 进行 和改 进 , 精度 大大 的提高 。 其 近年 来 , 成模 态矩 阵 【 ] ,第 s 子 结构 的物 理位移 { } 个 a 可 我 国学 者 王永 岩 等 对 自由截 面 模 态 综合 法 进 一 步 的 以用 广义位 移 f } 示 : x 表 推导和 论述 , 使其 更加 的适用 于工程 计算 中 。
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