陣型的案例
基于Hyperworks白車身自由模態分析及模態陣型線性疊加 ￥25
模態陣型是體現結構在某一特定頻率下的振動形狀，而這種特定陣型所對應的就是模態頻率。白車自由模態分析，即模型不加任何形式的約束下的模態分析。白車身模態分析的分析對象就是白車身，又簡稱為BIW, 指焊接車身的本體部分，包括通過螺栓連接的碰撞吸能結構，不包括通過螺栓連接或粘接在車身本體上的玻璃、車門、發動機罩板、天窗、行李箱蓋以及翼子板、儀表板支撐橫梁等。分析的頻率范圍通常設定為1-100Hz；下限設為1Hz，其目的是避免計算前6階的剛體模態。本案例考慮到節約計算時間,僅提取了頻率小于50HZ的所有模態。
前處理：Optistruct 后處理：Hyperview
白車身一階扭轉及一階彎曲模態識別（見收費內容）：
整體一階扭轉陣型圖
整體一階彎曲陣型圖
模態陣型線性疊加
針對后處理（模態分析-后處理）中根據模態分析輸出的結果，陣型或者應變能云圖采用線性疊加的方法，得到所有任意階數下線性疊加后的陣型圖或應變能云圖。
16階模態陣型線性疊加圖
凡購買本案例的朋友在操作上有什么疑問，都可以私信我，針對本案例中的操作問題我將免費為你解答。還是那句話，我們不玩虛的，玩虛的沒意思！
展開 （源代碼）Hyperview二次開發：模態陣型的自動排列、自動輸出GIF、自動輸出PPT報告等 ￥198
（源代碼）Hyperview二次開發：模態陣型的自動排列、自動輸出GIF、自動輸出PPT報告等
實現的功能：
1、手動選擇odb結果文件
2、自定義根據窗口類型ID創建不同的窗口
3、點擊創建窗口按鈕，自動創建在 一個頁面中創建多個窗口格
4、點擊粘貼窗口按鈕，自動將復制粘貼多個窗口格，進行模態陣型的排列，如第一個窗口為第一階模態，以此類推
5、可選擇是否輸出約束模態或自由模態，默認都勾選
6、點擊輸出PPT按鈕，自動將所有頁面自動打包輸出至PPT文件，以及標題內容設置為自動識別模態類型及頻率值
7、附件：源代碼：帶注釋，可方便研究學習
8、本人長期從事仿真+二次開發研究工作，有多年的abaqus python二次開發、Hypermesh 二次開發、Hyperview 二次開發，可以留言提出需要，然后私聊定制開發
展開 線性疊加應變能/陣型 ￥15
模態疊加原理太深奧，本文主要從軟件操作上怎么去實現，主要是針對后處理（模態分析-后處理）中根據模態分析輸出的結果，陣型或者應變能云圖采用線性疊加的方法，得到所有任意階數下線性疊加后的陣型圖或應變能云圖。不是每個知識點每個人都會，請會的人不要給一些不好的評論，你可以給一些討論與學習交流的心得；請有需要的人先看看有沒需要了解這個知識點再購買。本來是想免費的，但是自己花了不少時間去折騰才有了點結果，也算點辛苦費。
（源代碼）Hyperview二次開發：模態陣型的自動排列、自動輸出GIF、自動輸出PPT報告等 ￥198
（源代碼）Hyperview二次開發：模態陣型的自動排列、自動輸出GIF、自動輸出PPT報告等
實現的功能：
1、手動選擇odb結果文件
2、自定義根據窗口類型ID創建不同的窗口
3、點擊創建窗口按鈕，自動創建在 一個頁面中創建多個窗口格
4、點擊粘貼窗口按鈕，自動將復制粘貼多個窗口格，進行模態陣型的排列，如第一個窗口為第一階模態，以此類推
5、可選擇是否輸出約束模態或自由模態，默認都勾選
6、點擊輸出PPT按鈕，自動將所有頁面自動打包輸出至PPT文件，以及標題內容設置為自動識別模態類型及頻率值
7、附件：源代碼：帶注釋，可方便研究學習
基于Hyperworks+lsdyna白車身自由模態分析 ￥15
模態陣型是體現結構在某一特定頻率下的振動形狀，而這種特定陣型所對應的就是模態頻率。白車自由模態分析，即模型不加任何形式的約束下的模態分析。白車身自由模態分析的分析對象就是白車身，又簡稱為BIW, 指焊接車身的本體部分，包括通過螺栓連接的碰撞吸能結構，不包括通過螺栓連接或粘接在車身本體上的玻璃、車門、發動機罩板、天窗、行李箱蓋以及翼子板、儀表板支撐橫梁等。分析的頻率范圍通常設定為1-100Hz；下限設為1Hz，其目的是避免計算前6階的剛體模態。本案例主要介紹如何使用Hyperworks+lsdyna進行白車身自由模態分析，考慮到節約計算時間,僅提取前10階模態。
前處理：Hyperworks/lsdyna 后處理：Hyperview
白車身一階扭轉及一階彎曲模態識別（見收費內容）：
整體一階扭轉陣型圖
整體一階彎曲陣型圖
本案例僅提供模型文件結果文件及相關指導，凡購買的朋友針對本案例仿真實現上有什么疑問可以私信，同時可參考CAE追夢者前期發的帖子《基于Hyperworks白車身自由模態分析及模態陣型線性疊加》中采用optistruct軟件進行白車身自由模態分析的結果，進而對比lsdyna與optistruct在計算模態分析中的差異。
展開 基于optistruct汽車控制臂低階動態特性拓撲優化 ￥50
對于汽車零部件及其系統，模態分析是動態特性分析中的重要環節，模態分析的實質就是為了獲得其固有頻率及陣型。模態分析是動態特性分析的核心內容。本案例采取動態低階模態頻率作為優化目標，并以體積分數不超過0.3作為約束條件,使汽車控制臂模態頻率得到提高。
其它詳細說明見收費內容部分。
有限元模型
低階動態特性優化拓撲優化結果（ISO=0.15）
平均特征值迭代曲線
優化前的前三階模態及陣型：
一階模態
二階模態
三階模態
優化后的前三階模態及陣型：
一階模態
二階模態
三階模態
本案例僅提供模型文件及相關指導，凡購買的朋友針對本案例仿真實現上有什么疑問可以私信。
展開 基于optistruct壓桿失穩的屈曲分析 ￥15
各階模態屈曲特征值及各階屈曲模態陣型動畫
第一階模態屈曲特征值及第一階屈曲模態陣型動畫
初始模型（加載及邊界條件）
各階模態及陣型動畫
具體如何操作、屈曲載荷的計算等見收費內容部分中的模型，凡購買的朋友如有操作上的疑問可以私信！
展開 CAE前處理 | 轉軸類連接
驗證方法：約束模態分析
結果現象：1階陣型為相對自轉 2階陣型為正常彎扭，并且兩階模態頻率相差較大
3、方法驗證 自由度耦合
剛性單元屬于耦合類單元，因此可以通過控制耦合的自由度來達到只傳遞部分需要自由度的目的，具體實現如下：
如圖，我們不對中間連接單元從節點的轉動自由度進行耦合，這樣就能實現以下效果：
可以看到，1階陣型為銷軸自轉，2階陣型為結構本身變形，兩階模態頻率相差較大，實現了我們預期的轉動釋放效果。
自由度釋放
使用rbe2雖然能夠達到預期效果，但是有兩個缺點：一是剛性單元的使用會加劇局部剛度，二是全部使用剛性單元會使得建模沒有可調空間，因此我們自然會想到使用rbe3單元：
如圖所示，使用rbe3單元進行耦合，梁單元作為軸，將一側rbe3單元的轉動自由度釋放掉，這樣在保留一定剛度可調空間下能達到如下效果：
由于使用了rbe3以及beam單元組合，因此相對于單純的rbe2單元剛性小了很多，這一點從右上角固有頻率可以看出。
自由度釋放
上面通過釋放rbe3單元主節點的轉動自由度實現了自由轉動，實際還可以通過梁單元的pina和pinb來釋放梁端點的轉動自由度：
實現的效果和上述基本一致：
當然我們也可以把這里面的rbe3單元換成rbe2單元來配合beam使用。
展開 CAE前處理 | 轉軸類連接
驗證方法：約束模態分析
結果現象：1階陣型為相對自轉 2階陣型為正常彎扭，并且兩階模態頻率相差較大
3、方法驗證 自由度耦合
rbe2單元
剛性單元屬于耦合類單元，因此可以通過控制耦合的自由度來達到只傳遞部分需要自由度的目的，具體實現如下：
如圖，我們不對中間連接單元從節點的轉動自由度進行耦合，這樣就能實現以下效果：
可以看到，1階陣型為銷軸自轉，2階陣型為結構本身變形，兩階模態頻率相差較大，實現了我們預期的轉動釋放效果。
自由度釋放
rbe3單元
使用rbe2雖然能夠達到預期效果，但是有兩個缺點：一是剛性單元的使用會加劇局部剛度，二是全部使用剛性單元會使得建模沒有可調空間，因此我們自然會想到使用rbe3單元：
如圖所示，使用rbe3單元進行耦合，梁單元作為軸，將一側rbe3單元的轉動自由度釋放掉，這樣在保留一定剛度可調空間下能達到如下效果：
由于使用了rbe3以及beam單元組合，因此相對于單純的rbe2單元剛性小了很多，這一點從右上角固有頻率可以看出。
展開 基于optistruct汽車控制臂加權頻率（低階頻率）拓撲優化 ￥15
對于汽車零部件及其系統，模態分析是動態特性分析中的重要環節，模態分析的實質就是為了獲得其固有頻率及陣型。模態分析是動態特性分析的核心內容。本案例采取加權頻率（低階1-3階頻率）作為優化目標，并以體積分數不超過0.3作為約束條件,使汽車控制臂模態頻率得到提高。其它詳細說明見收費內容部分。
有限元模型
加權頻率（低階1-3階頻率）拓撲優化結果（ISO=0.15）
加權特征值迭代曲線
優化前的前三階模態及陣型：
一階模態
二階模態
三階模態
優化后的前三階模態及陣型：
一階模態
二階模態
三階模態
其實這種方法優化后的結果與上一節基于optistruct汽車控制臂低階動態特性拓撲優化，雖然采用的方法略有些差異，其結果基本上一樣，略微有點小差別。
展開 自卸車副車架模態分析
陣型描述
頻率/Hz
陣型描述
第一階
35.9
副車架前后端上下彎曲
99.8
舉升裝置左右彎曲
第二階
54.7
副車架扭轉
117.7
舉升裝置前后彎曲
第三階
57.9
副車架彎曲+扭轉
155.9
舉升裝置扭轉
自由模態第一階 第二階 第三階
約束模態第一階 第二階 第三階
4 計算結果對比分析
對比兩種軟件的模態計算結果，誤差在1.5%以內，可見simsolid軟件的計算精度可靠性還是可以滿足一般工程需求的。
展開 
基于abaqus圓盤三種模態計算方法結果對比 ￥12
本案例分別采用lanczos法、Subspace法、AMS法對圓盤進行模態分析，并得到圓盤結構的各階固有頻率和陣型。在任何動態分析中都要定義材料的密度。分析步類型采用Linear perturbation（線性攝動分析步），選擇Frequency 在DAT文件中可以查看各階固有頻率和有效質量。
lanczos法模態分析
Subspace法模態分析
AMS法模態分析
通過上述動畫結果可以看出lanczos法、Subspace法陣型及頻率計算結果基本一致，AMS法與lanczos法、Subspace法分析結果的頻率略有差別（可在dat文件中查看對比），陣型差別較大。通常情況我們選擇lanczos法進行模態分析。當遇到一些報錯的問題，可嘗試由lanczos法切換為Subspace法。
展開 基于hyperworks/optistruct模態分析 ￥12
本案例是基于hyperworks/optistruct模態仿真分析，hyperview中進行后處理，分析的結果可以與上一個案例《基于hyperworks/abaqus模態分析-01》進行對比，其模態分析結果的動畫如下圖所示：
各階次模態結果動畫
各階模態在各個自由度上的有效質量
設置相關控制卡片可以在提交計算的界面查看每一階模態在各個自由度上的有效質量，根據輸出的有效質量結果來分析各階次的陣型。具體如何操作及分析陣型見收費內容部分，凡購買的朋友如有操作上的疑問可以私信！
展開 幫箱體結構大型振動篩的動態分析
對幫箱體結構振動篩進行模態分析，得到振動篩篩箱前十階固有頻率和固有陣型。圖6給出了篩箱的第六階和第七階固有陣型，表2給出了篩箱的前十階模態固有頻率和固有陣型。
第六階模態振型
第七階模態振型
圖6 振動篩篩箱陣型
表2前十階固有頻率和陣型特征
模態階數
固有頻率/Hz
陣型特征
1
1.7209
沿著Z軸方向剛體移動
2
1.733
沿著X軸方向剛體移動
3
2.3761
整體繞Y軸扭轉
4
2.9897
沿著Y軸方向剛體移動
5
3.9755
整體繞X軸扭轉
6
4.1907
整體繞Z軸扭轉
7
14.594
承重梁繞Y軸扭轉
8
16.722
承重梁繞X軸扭轉
9
18.57
側板的彎曲振動
10
28.645
側板的扭轉運動
從圖6和表2中可以看出:
幫箱體結構振動篩篩箱的剛體振動頻率小于4.1907Hz，篩箱結構變形的振動頻率大于14.594Hz，而振動篩的工作頻率是12Hz。工作頻率與上下相鄰的兩階固有頻率間隔大小的控制是評價一臺振動篩動態特性優劣及設計成敗的關鍵因素之一。可以看出此振動篩的工作頻率被很好地控制在第6階和第7階固有頻率之間,工作頻率與第6階固有頻率的頻率裕度為65％，工作頻率與第7階固有頻率的頻率裕度為21.6％，因此不會產生共振現象。
3.4瞬態動力學分析
瞬態動力學分析是時域分析，亦稱時間歷程分析，是分析結構在承受隨時間任意變化的載荷作用下，系統動力響應過程的技術。
展開 【CAE案例】Tuilières大壩的振動計算
圖11 研究的四種支撐方案
選擇第四種支撐方案，確定改進后的新大壩分析模型，如圖12所示，對應的模態結果如圖13所示，第1階固有頻率是1.93Hz，陣型為左岸到右岸方向上，第10階固有頻率是7.49Hz，陣型為上游到下游方向上。初始模型與改進后模型的大壩樁頂的位移結果見表1，圖14-15分別展示了壩體樁基結構的應力分布和隨時間變化的等效應力。
圖12 改進后的大壩分析模型圖13 改進模型的模態分析結果（左：1階1.93Hz；右：10階7.49Hz）表1 初始模型與改進后模型的樁頂位移比較圖14 壩體樁基的應力分布比較（左：σyy=2.7MPa；右：σyy=0.6MPa）圖15 隨時間變化的橫向等效應力比較（左：σzz=0.7MPa；右：σzz=0.17MPa）
04 結論
本研究使用通用結構仿真軟件進行了Tuilières 大壩基于模態的地震動響應的分析，并且通過不同支撐方案的對比，建立改進的大壩模型，與初始模型對比驗證了改進模型在結構振動性能方面的增強效果。
格物云CAE
一款國產可控云端仿真平臺，結構、流體、水動力仿真軟件場景化模塊化，支持多格式網格導入(.med、.inp、.cdb、.cgns等)和高性能并行計算，降低CAE使用門檻，拓展CAE應用范圍，加速工業企業研發制造數字化轉型。平臺支持云端CAE仿真生成工業APP，構建完全交互式仿真社區，快速實現行業通用經驗軟件化。
一鍵登錄，開啟仿真！
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