結構動力學簡介

什么是結構動力學分析？

了解結構的實際動態行為和/或固有動態特性，以提高安全性、可靠性、能耗和舒適性。

在哪里使用？

結構動力學分析用于設計驗證、認證測試、故障排除、“假設”場景預測、裝配分析、基準測試、結構健康監測等。

分析如何進行？

• 基于測量（也稱為實驗測試）或基于計算機模擬（也稱為仿真分析）
• 仿真結果通常與測試結果相關聯，使用模型相關性來更新和改進仿真模型以提供更好的預測

測量如何進行？

• 僅測量結構在自然載荷下的響應（ODS、OMA），或在一個或多個自由度（DOF）上施加激勵力并同時測量激勵力和響應（EMA）
• EMA中可以使用力錘激勵，亦可以使用一個或多個模態激振器激勵
• 測量多個響應自由度的響應，可使用單軸或三軸加速度計
• 測試從使用一個力錘和一個加速度計的雙通道錘擊測試，到具有超過10個模態激勵器和1000個響應自由度的大型模態測量

結構動力學簡介——測試

定義

通過實驗手段（測試）獲得結構特性和/或行為的表征。

方法

• 在真實激勵和實際邊界條件下進行原位測量（例如ODS和OMA）
• 在受控激勵和受控邊界條件下的受控測量（例如，經典模態分析）

優點

• 實際物理結構的表征，對結果有信心
• 輕松快速地執行測量和進行后分析
• 相對便宜的儀器，特別是對于較小的設置

缺點

• 需要可用的物理測試對象
• 如果需要進行多次修改，則變得耗時且昂貴

結構動力學簡介——仿真

定義

通過有限元仿真手段獲得結構特性和/或行為的表征。

方法

使用有限元分析（FEA）程序（例如Nastran?、Ansys?、Abaqus?和 I-deas）

進行分析。

優點

• 縮短從概念到生產的時間
• 減少產品開發所需的原型數量

缺點

• 通常不包括（準確的）阻尼信息
• 初始模型的準確性往往不夠

結構動力學簡介——測試-有限元集成

測試-有限元集成能將測試及有限元的優缺點相互彌補。通過優化測試策略和改進有限元模型，縮短從概念設計到生產的周期。

下圖是典型的邏輯圖。一方面可以基于有限元分析結果進行預試驗，指導測試怎么進行，或如何進行測量模型的規劃；另一方面，在有了一個物理原型并獲得實驗結果之后，就能夠獲得包含阻尼的完整模態信息，基于這樣的信息，能夠完善有限元模型。

這是一個循環的過程，二者可以進行相關性分析，從而知道兩個模型，特別是有限元模型，哪些地方具有不足需要改進，將有限元模型調校好之后，就可以進行一些模型更新或改進預測，將改進后與改進前相比較，從而獲得解決實際問題的可行方案。

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