涉及振动分析的小伙伴对有效质量应该还算熟悉吧?就类似模态法计算瞬态这种,提取多少阶模态才算合理,有书本提到过这类计算的结构模态质量需要达到结构质量的90%以上,但也仅仅是提到这个关键数字,并没有解释为什么。
本次就这个模态质量占比问题来做个简单探讨,以一简单 平板作一瞬态冲击案例来分析下数据的差异。
脉冲有效时间为0.03s,将平板下方边缘夹持住,分别做7个不同模态阶数的提取组,查看一固定单元的应力数值情况,有点类似于网格无关化的做法。
我们采用的是Optistruct进行计算,因此在输出结构的有效质量需要在PARAM中设置EFFMASS为YES,就可以在.out文件中查看每个频率下有效质量的数据情况。
本例子用模态阶数进行控制,即m2为提取2阶模态,当前模型只提取平板法向方向的结果,暂不考虑其他两个方向的数据,每列最后的数据为模态质量之和(红色字体),最下面一行为模态质量占总质量的数据。
提取结构中相同的单元的应力数据。
从上面数据上可以看出,有效质量占比仅有4种,分别为61%、80%、87%、90%。从提取的单元应力数据来看,模态质量占比相同的数据也几乎一样,下表为局部截取的单元应力数据。
从整个时间轴上观察,四种不同质量占比情况的应力结果有所起伏,但我们关注的是主要冲击段内的应力变化,截取局部数据片段能更清楚看到该段内数据随有效质量的升高,应力也有所升高。
提取该截断中同一时刻的9组数据,从左到右为有效质量占比61%、80%、87%、90%,随有效质量不断增加曲线上升斜率不断减小,即应力差值也在逐渐减小,最终会趋于稳定。
PS:本案例用的模型比较小,数据量也有限,仅是从理论角度上进行一种模型探讨(不含试验对标),如果对于该论题你有更深的理解可以在评论区留言。