系統的模型示意圖如下所示，在PPT里面簡單畫的。

（1）彈簧的上端固定在外箱體上；

（2）彈簧的下端固定在物塊上；

（3）物塊下表面與箱體之間沒有固定，單純的接觸關系，可發生分離；

（4）整個箱體受到激勵作用，繼而彈簧會自主發生振動，帶動物塊上下運動，從而物塊與外箱體下面的接觸力會發生變化。

（5）想要計算的就是這個變化的接觸力。

  模態分析是振動分析的基礎，因此此處先只討論該系統模態分析的可能性。

  傳統的模態分析技術是基于線性模型的線性模態分析，無法有效地處理非線性系統的模態問題。

  為此，人們采取了很多近似的分析方法。最初，在整機結構分析中不考慮零件間的接觸特性，忽略聯接特性帶來的影響，將若干個零件視為一體，看作一個不包含聯接的單一實體零件。這個時候，問題變為線性，可以采用傳統的模態分析技術獲得機器整機的振動模態。這樣的簡化和假定顯然誤差比較大。

  隨后，為了考慮零件間的聯接、接觸特性，將零件間的聯接簡化成線性彈簧，彈簧的剛度由聯接剛度決定。這樣種方法顯然要比最初的方法要好，同時問題也仍然是線性的，可以采用傳統的模態分析技術獲得機器的整機模態。

  不足之處是，零件之間的聯接特性不是線性的，本質上是一種接觸特性，作為線性問題處理并不完全合理。比較理想的情況是把零件之間的聯接特性用非線性的彈簧來反映，但是這個時候沒辦法采用線性的模態分析技術獲得機器整機的模態。

  目前，針對上述的接觸問題進行模態分析的典型方法是預應力模態分析方法。該方法分兩步，第一步是在考慮接觸特性的情況下做一次靜態非線性分析，獲得在靜態載荷作用下的非線性結構的應力，然后把得到的應力以附加剛度的形式疊加到機器剛度上，最后在不考慮接觸的條件下對這種具有附加剛度的機器結構做線性模態分析，獲得機器的整機模態。

  目前，ADINA，ALGOR的非線性模態分析技術以及ANSYS的預應力模態分析技術都是采用這種方法。

  針對本文中的模型，由于振動過程中接觸應力肯定是變化的，因此，即使采用預應力模態分析法也不準確。

  要解決存在接觸非線性的模態分析問題，要么只能是重新開發求解器來計算，要么只能想其他的處理辦法。

  在這里，僅能想到一種可能的處理方法，提出來跟大家討論看看。

  關鍵是如何去掉接觸非線性。

  是不是可以這樣，將物塊的下端與外箱體之間用一根勁度系數很小的彈簧連接，而且該彈簧只可受壓，不可受拉，以模擬接觸分離不受力的狀態。

  注，彈簧只受壓不受拉在workbench是可以實現的，簡單設置即可，在ansys經典里面不確定能不能實現。

 

  該方法可行不可行也不清楚，沒有去試過，僅提出來啟發啟發思維。

  或者有該方面經驗的朋友可以幫忙解釋解釋。

源自CAE技術分享公眾號