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模态分析是解决动力学问题的金钥匙!

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摘要

文章主要讨论了动力学仿真分析的类型,包括模态分析、谐响应分析、反应谱分析等,并指出转子动力学分析应作为考虑旋转效应的特殊类型。强调模态分析的重要性,提出模态仿真与实验相结合的方法。推荐使用ANSYS Workbench和HyperMesh OptiStruct仿真软件,因其便捷性和功能强大。文章还探讨了模态分析的类型(实模态和复模态),澄清非线性模态分析实质上是线性摄动模态分析,并简要介绍了非线性模态分析的理论及其与线性模态的区别。

正文

01        
     
动力学仿真分析      

    动力学分析和静力学分析是当前结构分析的两大主要方向。总体来说,动力学分析难度更大,并且成熟的分析手段主要是线性分析。

    动力学仿真分析可分为六种类型:

 1)模态分析(线性分析);

2)谐响应分析或频响分析(线性分析);

3)反应谱分析或响应谱分析(线性分析);

4)随机振动分析(线性分析);

 5)瞬态时程分析(支持非线性分析);

6)显式动力学(支持非线性分析);

一般认为,转子动力学分析不属于独立的分析类型,转子动力学分析需要考虑旋转效应,在模态分析或谐响应分析等分析类型中可以考虑这种旋转效应。

02        
     
两种模态分析技术      

    很多仿真工程师都知道模态分析是最重要的动力学分析类型。因为在线性结构的假设下,实际结构振动可以分解为模态振动的线性叠加。

    但很多人可能还没意识到,模态分析光有仿真是不够的,还需要有模态实验。实际企业内,真正专业的模态分析,一定是模态仿真和模态实验相结合,用模态实验数据去校核和提升模态仿真方法。

    为什么选择基于ANSYS  WorkbenchHyperMesh  OptiStruct仿真软件?

      企业内,工程师主要目的是为了解决产品问题,没有时间学习各种软件,也完全没有必要。并且软件如果长时间不用 ,就会不熟练以至于完全不会用。

    使用ANSYS  Workbench完成全流程的仿真分析工作,最方便最快捷,所以是企业的主流选择。

    使用HyperMesh完成前处理工作,然后调用OptiStruct、ABAQUS、Nastran、ANSYS、LS-DYNA等主流求解器完成求解,能实现的功能最强大,所以也是企业的主流选择。

03        
     
模态仿真分析      

    目前来说,主流仿真软件的模态分析都属于线性分析。

    需要注意,实模态分析和复模态分析都属于线性分析,其中复模态分析还包括稳定模态和非稳定模态。

    需要澄清,目前网上很多仿真视频或图文的标题为非线性模态分析,其实都是非线性静力学分析+模态分析,实质属于预应力模态分析,模态分析还是线性分析。这种分析,更贴切的名称为线性摄动模态分析。

04        
     

模态实验分析      

    通过输入与输出信号,获得传递函数FRF,开启实验模态分析。

05        
     
非线性模态分析      

    其实非线性模态分析也是有的,只是目前理论还在发展,工业应用还不成熟。以下描述来自曹树谦老师的书。

    查阅相关文献,与线性系统模态相比,非线性模态具有显著不同的性质:

    1)非线性模态只具有解耦性,不具有叠加性。即对于线性系统可利用模态的叠加得到系统振动的通解,而对于非线性系统,利用模态一般只能得到系统振动的特解。

    2)非线性系统除了具有线性模态之外还具有非线性模态,而线性系统通常只有线性模态。

    3)某些非线性系统(如齐次非线性系统)独立非限定模态的数目大大超过系统的自由度数,而线性系统独立非限定模态的数目不超过系统的自由度数。

    4)非线性系统独立非限定模态之间通常不存在正交关系,而线性系统的独立非限定模态之间是加权正交的。

06        
     
培训案例      

案例丰富,极具实战性

   
来源:华仿CAE
LS-DYNAWorkbenchOptiStructHyperMeshNastran静力学振动显式动力学疲劳碰撞理论
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-06-01
最近编辑:1月前
华仿CAE
硕士 致力于推广工程仿真技术
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