FRF 分析
關(guān)注創(chuàng)建者：fir 創(chuàng)建時間：2019-05-04
FRF 分析的實例教程
表 1.Loadcollectors載荷集
序號
含義
載荷集名稱
Card image
load types
1
邊界約束
SPCS
none
SPC
2
載荷約束
unit load
none
DAREA
3
激勵頻率范圍
tabled1
TABLED1
/
4
動載荷
rlaod2
RLOAD2
/
5
響應頻率范圍
freq1
FREQi
/
1.頻響函數(shù)分析目錄.png
這些超單元可用于模態(tài)、MSUP諧響應和隨機振動分析。
模態(tài)疊加法MSUP
模態(tài)疊加法可以使用按需擴展功能，允許使用分布式文件對結(jié)果進行后處理（將整體求解結(jié)果目錄減小一半），并“動態(tài)”評估壓縮部件結(jié)果（未生成擴展分析文件）。
DCS流程
DCS適用于局域網(wǎng)或云資源，可以把所有的計算case分布到現(xiàn)有的計算資源中。
Maxwell協(xié)同
Remote Forces / Moments消除了在同一Workbench項目中同時含有Maxwell和Mechanical模型的需要。
耦合場系統(tǒng)
耦合靜態(tài)場分析支持壓電材料及聲學物理場，使用的是Coupled Field Static模塊。
FRF相關(guān)性分析
通過 FRF相關(guān)性分析，能夠幫助用戶判斷仿真結(jié)果是否可信。
聲學Acoustics
瞬態(tài)聲學分析支持兩種PML邊界條件，3D rectangular PML和3D irregular PML。
二、NVH工具箱
MAC 計算器
支持模態(tài)選擇與重新排序、識別匹配模態(tài)、UNV節(jié)點的節(jié)點選擇和位置調(diào)整、UNV模型方向(坐標系、剛體變換或3節(jié)點對齊)等等。
應力/應變恢復
應力/應變恢復根據(jù)模態(tài)坐標文件 (MCF) 從模態(tài)分析得到的模態(tài)疊加計算彈性應力/應變。
三、振動疲勞
Design Life Mechanical UI允許在諧響應工況后選擇PSD進行振動疲勞分析。
文章篇幅有限
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展開 用途
聲音與振動數(shù)據(jù)的采集、分析和報告
時域數(shù)據(jù)記錄
對多組時域數(shù)據(jù)進行批量處理
穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)信號FFT 分析、頻帶提取、穩(wěn)態(tài)CPB合成以及FRF系統(tǒng)分析
使用不同的濾波器設置和FFT 帶寬進行分析
使用用戶可定義的布局和元數(shù)據(jù)簡單高效地報告結(jié)果
為了生成高效的工作流程，充分利用了完整版BK Connect應用程序中的許多面向任務和用戶友好的功能，包括：
預定義分析鏈：用于分析參數(shù)設置，以執(zhí)行標準測量任務
硬件瀏覽器和監(jiān)視器：用于前端通道的圖形化概覽
監(jiān)視器：用于實時顯示信號的幅值（物理量或電壓）、時域波形、FFT頻譜、三維頻譜和CPB，并可通過聲卡進行聲音回放
傳感器管理和驗證：用于配置和校準所連接的傳感器
結(jié)果矩陣顯示：用于查看測量結(jié)果并比較
標準測量任務：用于基本的實時頻譜測量
圖1 圖形化顯示FFT分析鏈流程
圖2 測量界面（左→右：硬件瀏覽、信號實時監(jiān)視、頻譜結(jié)果顯示）
許多自動化操作便于新用戶使用，例如自動檢測所連接的硬件模塊以及TEDS傳感器、自動開始分析等，非常適合重復測試。
該套裝還包括一些標準BK Connect軟件的數(shù)據(jù)查看功能，例如訪問所有元數(shù)據(jù)屬性，以檢索并比較以往測量數(shù)據(jù)；基于Microsoft?PowerPoint?的自動生成報告；測量數(shù)據(jù)一鍵導出到Microsoft? Excel?；用于屏幕顯示的BKConnect Notes等。
4通道輸入模塊——LAN-XI LIGHT
4 CH.
展開 在模態(tài)試驗得到了一系列的頻響函數(shù)（FRF）后，下一環(huán)節(jié)就是模態(tài)參數(shù)識別。在這個環(huán)節(jié)里，第一步通常是選擇其中一個，數(shù)個或者全部的FRF，分析軟件會根據(jù)分析者的設置來提取極點。一般這個時候，會出現(xiàn)一張穩(wěn)態(tài)圖。那么穩(wěn)態(tài)圖是怎么來的呢，又意味著什么呢。分析軟件提取極點的數(shù)學本質(zhì)是根據(jù)你選擇的FRF數(shù)據(jù)來進行多項式擬合，并且從低階多項式開始。假設先用5階多項式擬合出了一個結(jié)果，然后再用6階多項式擬合出一個結(jié)果，軟件會對比前后兩次擬合結(jié)果的差異，并且會標出類型s(極點穩(wěn)定)、v(模態(tài)向量穩(wěn)定)、d(模態(tài)頻率和阻尼穩(wěn)定)、f(模態(tài)頻率穩(wěn)定)、o(極點不穩(wěn)定)，分類的差異界限可由分析者設定。之后還會不斷增加擬合階數(shù)，直到分析者指定的階數(shù)為止。如此下來，在你選擇的FRF數(shù)據(jù)圖上，就會出現(xiàn)很多的svdfo，這就是穩(wěn)態(tài)圖。分析者可以手動選擇出現(xiàn)s比較多位置對應的頻率，也可以讓軟件自動選擇，這樣就完成了極點提取。提取極點的指示方法，除了上文的穩(wěn)態(tài)圖，還有MIF法，MMIF法，CMIF法，筆者就不介紹了，總之，它們都是一種數(shù)學處理方法，目的就是提取出極點。
模態(tài)參數(shù)識別的第二步，就是根據(jù)上一步已經(jīng)確定的極點，加上全部的FRF數(shù)據(jù)，提取出留數(shù)，從而獲得模態(tài)振型。這里面需要強調(diào)，提取極點可以使用部分FRF，因為每一條FRF都包含了全部的極點信息。提取留數(shù)，第一是在極點提取之后，第二是必須使用完整的FRF數(shù)據(jù)，否則遺漏的數(shù)據(jù)對應的測點將沒有振型，也就是模態(tài)動畫上，對應的測點是靜止的。當然模態(tài)動畫上也有可能靜止的點，但那是模態(tài)節(jié)點。
當極點和留數(shù)都提取后，也就是獲得了模態(tài)頻率、振型，阻尼后。第三步，可能分析者還要考察各階模態(tài)的相關(guān)性。當然，經(jīng)驗豐富的分析者，可以憑經(jīng)驗做出一些判斷。不過，一般分析軟件也會提供一種方法，叫做MAC法。
展開 五 結(jié)論
以某轎車副車架為研究對象，基于HyperWorks有限元前處理軟件分析。表明結(jié)果：（1）副車架的二階三階模態(tài)頻率與發(fā)動機105Hz-3150r/min,128Hz-3840r/min轉(zhuǎn)速時激振頻率較為接近從而可能會產(chǎn)生共振現(xiàn)象;（2）為了避免共振現(xiàn)象發(fā)生，對車架減震器塔、導水槽、縱梁進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化以避免共振的發(fā)生，為工程改善車架結(jié)構(gòu)提供了寶貴意見；（3）對優(yōu)化后的副車架進行FRF分析，不僅二階模態(tài)和三階模態(tài)提升了5Hz左右，在Z向的加速度減少了45%以上，具有重要的實用價值。
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FRF 分析的最新內(nèi)容
：創(chuàng)建掃頻分析工況，可以指定掃頻范圍、掃頻方向、掃頻幅值等；
create_z_shock：創(chuàng)建加速度沖擊工況，模擬部件承受正弦波加速度載荷工況，可以使用加速度載荷激勵，也可以使用重力場載荷激勵；
create_xy_shock：創(chuàng)建X向與Y向模擬碰撞工況，類似創(chuàng)建加速度沖擊工況，兩者載荷曲線有區(qū)別；
執(zhí)行模型分解，整個模型分為激勵側(cè)、被動側(cè)，定義標準的MSC Nastran求解文件，根據(jù)界面點、響應點定義，生成被動側(cè)單位激勵傳遞特性分析FRF/NTF，同時，將生成被動側(cè)外部超單元模型文件；
裝配被動側(cè)超單元模型，做整體分析，根據(jù)源激勵計算界面點處的節(jié)點力 Fi，并計算某些點處的響應Ui。
執(zhí)行傳遞路徑分析（TPA），基于第一步中外部超單元模型和接收所有界面點處的節(jié)點力。
圖7 FRF與相干分析
激振器法
相較于錘擊法，雖然激勵的能量可控制，由于尾舵結(jié)構(gòu)的間隙、摩擦等非線性因素較強的影響，往往會識別出虛假模態(tài)，且無法繪制力-頻曲線，無法為顫振計算提供可靠的數(shù)據(jù)結(jié)果。
FRF相關(guān)性分析
通過 FRF相關(guān)性分析，能夠幫助用戶判斷仿真結(jié)果是否可信。
聲學Acoustics
瞬態(tài)聲學分析支持兩種PML邊界條件，3D rectangular PML和3D irregular PML。
1 建立載荷集Loadcollectors
載荷集建立完畢后，如下表 1.Loadcollector載荷集所示，其中23屬于4的子集。
表 1.Loadcollectors載荷集
序號
含義
載荷集名稱
Card image
load types
1
邊界約束
新功能包含：
基于時域數(shù)據(jù)、頻譜和FRF的ODS分析。
新的ODS提取方法--線、峰、頻帶。
工作變形（ODS）工具
（3）聲音向?qū)B(tài)分析功能
錘擊法模態(tài)試驗向?qū)КF(xiàn)在可以語音提示下一批待測結(jié)點。
在這個環(huán)節(jié)里，第一步通常是選擇其中一個，數(shù)個或者全部的FRF，分析軟件會根據(jù)分析者的設置來提取極點。一般這個時候，會出現(xiàn)一張穩(wěn)態(tài)圖。那么穩(wěn)態(tài)圖是怎么來的呢，又意味著什么呢。分析軟件提取極點的數(shù)學本質(zhì)是根據(jù)你選擇的FRF數(shù)據(jù)來進行多項式擬合，并且從低階多項式開始。
用途
聲音與振動數(shù)據(jù)的采集、分析和報告
時域數(shù)據(jù)記錄
對多組時域數(shù)據(jù)進行批量處理
穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)信號FFT 分析、頻帶提取、穩(wěn)態(tài)CPB合成以及FRF系統(tǒng)分析
使用不同的濾波器設置和FFT 帶寬進行分析
使用用戶可定義的布局和元數(shù)據(jù)簡單高效地報告結(jié)果
為了生成高效的工作流程，充分利用了完整版BK Connect應用程序中的許多面向任務和用戶友好的功能
圖3 系統(tǒng)化地選擇FRF子矩陣用于SVD分析
所以，盡管測量許多隨機選擇的頻響函數(shù)來確定可能的參考點位置是一種習慣性做法，但另外一種使用數(shù)學方法進行SVD來確定可能的參考點，則可能是一種更為嚴謹?shù)姆绞剑@種方法，通常稱為試驗參考點確定方法（TRIP）。
