模態節點的案例
圓柱形結構的模態特點
對于梁板而言，即使是頻率和共振頻率一致，但如果激勵位置為模態節點，則不會引起共振。而對于圓柱體來說，只要頻率和共振頻率一致，任何位置激勵，都可以引起共振，并且振型只是角度的差別，換句話說，圓柱體模態振型的節點不是真正的節點。而這正是重根模態的體現，任何一個共振模態都可以由一對重根模態組合得出。簡言之，圓柱體模態節點和梁板模態節點不一樣，理解圓柱體模態要把握重根模態這個重點概念。
[結構分析] 關于旋轉軸模態分析中面約束和節點約束的問題，不解！
我在計算旋轉軸帶有預應力的模態分析，整了好長時間，有些東西還是沒整明白。
我建模好后，開始計算，我新建一個柱坐標，裝軸承部位，軸向和周向約束（UY和UZ），徑向自由（UX），我使用面約束計算，如圖1
，計算完成后，出了模態結果。但是我在重新計算時，想約束節點，約束的時候，select--entities，選擇圓周面，再attach to面上的節點，然后進行約束所選的節點（也就是圓周面上的所有節點），如圖2
,結果一開始solve--current LS，ansys就自動退出，不知道為什么？
按ansys的介紹，直接約束面，在計算的時候會自動轉化到節點，怎么約束節點就計算不了，我主要是想驗證一下兩個的區別，因為我發現在約束面的時候，只出現，all dof 和ux、uy、uz，想約束兩個方向還要約束兩次，一次只能選擇一個。而約束節點時，出來的自由度有很多，而且可以一次選擇其中的幾個。望賜教，謝謝！
展開 Abaqus二次開發讀取變形后的節點坐標并輸出到txt文件中。讀取模態頻率到txt 文件中。 ￥10
有時候在abaqus中，我們需要知道某一個集合中的節點變形后的坐標。以此為輸入來進行一些研究。這里我用一個自編函數，將節點集合變形后的坐標寫入到一個txt文件中。格式化的寫入文件，方便用此坐標來進行計算研究。
同樣有時候，需要將計算的模態頻率值提取出來。同樣用一個函數將模態頻率提取出來，放進txt文件中，方便后續研究。
讀取的節點結果如下圖所示：
NX NASTRAN 模態分析
?
主模態分析——自然頻率與振型NX NASTRAN的主模態分析用于求解結構的自然頻率及其相應的振動模態、計算廣義質量正則化模態節點位移、約束反力和正則化的單元力及應力，并可分析剛體模態。具體包括：
線性模態分析（即實特征值分析）
分析方法有：Lanczos法，逆冪法（INV），移位逆冪法（SINV），Givens法，修正Givens法，Housholder法，修正Housholder法。
非線性模態分析
用于研究承載結構的模態，該分析功能能夠考慮結構預應力及承載后大變形的影響。
?
復模態分析（亦稱復特征值分析）主要用于分析具有阻尼效應的結構特征值和振型，它可以考慮阻尼，質量及剛度矩陣的非對稱性。分析方法包括：
a.
直接復特征值分析，主要算法有：
CLAN法（復Lanczos法）
DET法（Derterminated法）
INV法（逆冪法）
HESS法（Hessenbery法）。
b.
模態復特征值分析，該方法采用廣義模態坐標，在形成模態坐標下的結構控制方程后，獲得結構的模態復特征值。
展開 
電機中徑向電磁力的力型
摘要：筆者在前一個帖子《圓柱形結構的模態特點》中總結出，對于圓柱結構，只要激勵頻率為共振頻率，不論激勵位置，都會引起共振，也就是說圓柱結構并不存在和梁板結構一樣的模態節點概念。之所以這樣，可以認為是存在重根模態的原因。本文展示這一屬性帶來的獨特現象。
01 圓柱結構模態分析
02 圓柱結構受單簡諧激勵
圓柱結構在單簡諧激勵下的振動響應，最大值0.05768mm：
03 圓柱結構受雙簡諧激勵
當兩力相位差180度（等于模態振型的相位差）
圓柱結構的振動響應，最大值
0.11513mm=0.05768mm*2
：
如果兩力同相位：
圓柱結構的振動響應，幾乎沒有變形：
也可能是如下兩個力：
圓柱結構的振動響應，看起來像在轉動（其實沒有轉）：
綜上可得結論：
01 單激勵下，頻率相近則發生共振，激勵位置不影響振型的形式，影響振型的角度。
02 雙激勵下，頻率相近不一定發生共振，和相位關系很大，可能相互疊加，也可能相互抵消。
03 雙激勵下，可能產生的圓柱轉動現象，是一種錯覺，各處此起彼伏看起來像轉動而已。
04 電機中徑向電磁力波的力型
在電機定子避開共振設計中，會提到共振的兩個條件：第一，電磁力的頻率和模態頻率接近；第二，電磁力的力型和模態振型接近。從上文的動畫中，可以看出，激勵之間的相位關系確實影響結構的響應。
電機中的徑向電磁力分布在定子圓柱面上，力型其實就是描述這些電磁力的相位關系。
展開 白車身試驗模態總結報告
測點的選取應遵循以下幾點：
（1）測點要整體描繪出試件的形狀，一般懸在剛度較大、最能反映結構模態的位置。
（2）測點要盡可能清楚全面地反映車身0到100Hz的整體振動模態，同時要包括所有結構橫梁連接點。
（3）測點應均勻對稱分布在試件兩側，且數目不宜過少，如若數目偏少導致試驗結果偏差較大。
（4）若測點布置于斜面上，需要對測點的X、Y、Z方向進行歐拉變換，否則會影響模態振型的識別結果。
（5）為了避免無法識別某一階的模態參數，測點應避免選擇的各階振型的節點上。
3.2 建立幾何模型
當將整個車身建成一個組件時，在模態軟件中輸入一定數量（如30個）的測點坐標之后，先進行連線操作，不然輸入的測點過多，會導致分不清哪些點需要與哪些點相連。太多的測點會引起視角上的混亂。盡量使用已確定的測點位置來生成結構，或者某些測點無法進行測量，而生成結構又是必須的，那么可以通過軟件中的合成功能實現，通過附近兩個測點進行線性插值得到。生成結構時，結構上有一定的節點（用于表示結構）順序，因此在測量時，注意測點號與這些節點的順序一致，那么在施加約束時可以批處理。
圖 3?2白車身線面幾何模型示意圖
3.3 支撐方式的選擇
為了能夠真實的測量出實際結構輸入和輸出特性的試驗數據，白車身支承方式的選擇是非常重要的一點。通過對模態分析理論的學習可知：“在不同的邊界條件下，同一結構將會計算出不同的數學模型，得到的模態參數將不盡相同，試驗結果則直接影響模態測試的精度”。
目前通常采用的支撐方式有兩種：固定支承和自由支承。
（1）固定支撐
把白車身上選擇的某些點與地面聯結，規定聯結點的速度導納為零，在模態分析時，可以適當的刪去坐標，對理論的分析即可完成。在這里，規定的零速度導納是一種近似的假設。
展開 振動分析工程師的三個技能
假設先用5階多項式擬合出了一個結果，然后再用6階多項式擬合出一個結果，軟件會對比前后兩次擬合結果的差異，并且會標出類型s(極點穩定)、v(模態向量穩定)、d(模態頻率和阻尼穩定)、f(模態頻率穩定)、o(極點不穩定)，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，直到分析者指定的階數為止。如此下來，在你選擇的FRF數據圖上，就會出現很多的svdfo，這就是穩態圖。分析者可以手動選擇出現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，除了上文的穩態圖，還有MIF法，MMIF法，CMIF法，筆者就不介紹了，總之，它們都是一種數學處理方法，目的就是提取出極點。
模態參數識別的第二步，就是根據上一步已經確定的極點，加上全部的FRF數據，提取出留數，從而獲得模態振型。這里面需要強調，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，第一是在極點提取之后，第二是必須使用完整的FRF數據，否則遺漏的數據對應的測點將沒有振型，也就是模態動畫上，對應的測點是靜止的。當然模態動畫上也有可能靜止的點，但那是模態節點。
當極點和留數都提取后，也就是獲得了模態頻率、振型，阻尼后。第三步，可能分析者還要考察各階模態的相關性。當然，經驗豐富的分析者，可以憑經驗做出一些判斷。不過，一般分析軟件也會提供一種方法，叫做MAC法。在MAC圖中，如果兩個振型很相似，那么它們的相關值接近1，如果接近0，則表示相差很遠。當然，理論上，不同階模態的相關性應該都是零。但由于測試數據的誤差，提取極點的不恰當等，可能導致兩個模態振型的相關性較大。除此之外，還有一個重要原因，就是測點選擇的太少或者不恰當。因為不同階模態振型只是整體肯定不同，局部卻可能相同，如果測點剛好分布在這些相同的位置，那模態差異就無法體現了。
展開 基于模態提升發動機NVH優化研究
圖1 有限元模型
分析結果見表2，一階扭轉模態為349 Hz，一階彎曲模態為754 Hz，第三階1092 Hz，為缸體局部模態，缸體前三階模態頻率不滿足設計要求。
發動機燃燒激勵除了通過缸壁向外傳遞，還通過活塞連桿曲軸軸承座向外傳遞，這時候軸承座強度直接影響發動機噪聲的表現。所以軸承座的模態需要盡量高，一般要求軸承座模態頻率1100 Hz以上通過分析（表3），發動機從前到后軸承座的模態頻率依次為1074 H z、1103 H z、1103 H z1087 Hz、1127 Hz，也不滿足設計要求，需要進行優化。
表1 材料屬性
表2 缸體模態分析統計結果（單位：Hz)
缸體模態試驗
1.模態試驗理論
模態試驗是同時測量結構的激勵信號與響應信號而得到的頻響函數，也就是通過輸入與輸出，推導結構的特性。將輸入-輸出的頻響函數可以用模態參數表示，彈性體多自由度的離散系統的運動微分方程如下：
其中，[M]、[C]、[K]分別為系統的質量、阻尼和剛度；{F}為系統受到的外部載荷。
上式經過模態解耦方程變化，第n階模態可表示為：
假設結構上激勵位于p點，響應點為r，則激勵點與響應點之間的頻響函數最終可表示為：
圖2 模態試驗缸體模型
式中含有極點和振型的信息，極點由固有頻率和阻尼組成。不同的激勵點和響應點，模態振型不一樣，但是極點的位置不隨位置變化而改變。模態試驗一般用頻響函數法(FRF)進行。通過輸入-輸出信號的傅里葉變換計算得到實測的FRF離散值，再用最小二乘法進行參數識別。
2.缸體模態試驗
模態試驗時測點信號要有高的信噪比，因此結合仿真分析結果，測試點盡可能遠離模態節點，本次試驗建立了32個測量點，如圖2所示。測量時將缸體放在充氣輪胎上。
展開 基于HyperMesh的某商用車白車身模態研究
激勵點布置原則：選取結構上剛度較大位置，以避免局部變形引起輸入力的改變；避開低階主要模態節點的位置；選取能夠將結構主要模態充分激勵起來的位置[7]。測試樣車試驗傳感器布置點見圖 5。
對測試完成的數據進行互易性、相干性及一致性檢查。試驗互易性良好，在彈性體模態頻率處，相干函數大于 0.85，原點響應前后數據一致性好，滿足技術要求[8]。
3.2 試驗結果
車身總成模態試驗結果見表 2，試驗典型模態振型，即第一階模態、車身整體一階扭轉模態、車身整體一階彎曲模態如圖 6—圖 8 所示。
3.3 結果對比
試驗結果與仿真結果對比見表 3，結果表明，有限元分析的頻率與除第一階次外的試驗結果頻率吻合度較高，各階整體主要模態的頻率誤差在5%以內，說明有限元模型比較準確，計算結果可信，仿真結果能夠很好地反映實際結構的振動特性[9]。
汽車行駛中，國內一般公路上路面激勵 1～3 Hz，車輪不平衡激勵低于 11 Hz，傳動軸激勵高于 40 Hz，發動機怠速二階不平衡激勵 26.7±1.67 Hz[10]。
從以上分析可以看出，白車身主要的激勵來自發動機的振動，研究汽車的動態特性，能有效地分析其舒適性和疲勞壽命。設計汽車時，車身的固有頻率必須要有效地避開其激勵頻率，防止發生共振。汽車正常行駛時，發動機的激勵頻率遠高于汽車的整體模態頻率，不會引起共振問題。怠速條件下，白車身整體模態頻率與二階不平衡激勵頻率相差較遠，容易引起整車共振可能性較小。
4 結論
利用有限元分析方法，得到白車身整體模態的固有頻率及振型，并通過試驗驗證了有限元模型的準確性，此白車身整體模態頻率與二階不平衡激勵頻率相差較遠，引起整車共振可能性較小，預估整車舒適性及車身疲勞壽命滿足要求。
展開 關于模態分析和頻率響應分析
有限元分析類型
一、nastran中的分析種類
（1）靜力分析
靜力分析是工程結構設計人員使用最為頻繁的分析手段，主要用來求解結構在與時間無關或時間作用效果可忽略的靜力載荷（如集中載荷、分布載荷、溫度載荷、強制位移、慣性載荷等）作用下的響應、得出所需的節點位移、節點力、約束反力、單元內力、單元應力、應變能等。該分析同時還提供結構的重量和重心數據。
（2）屈曲分析
屈曲分析主要用于研究結構在特定載荷下的穩定性以及確定結構失穩的臨界載荷，NX Nastran中的屈曲分析包括兩類：線性屈曲分析和非線性屈曲分析。
（3）動力學分析
NX Nastran在結構動力學分析中有非常多的技術特點，具有其他有限元分析軟件所無法比擬的強大分析功能。結構動力分析不同于靜力分析，常用來確定時變載荷對整個結構或部件的影響，同時還要考慮阻尼及慣性效應的作用。
NX Nastran的主要動力學分析功能：如特征模態分析、直接復特征值分析、直接瞬態響應分析、模態瞬態響應分析、響應譜分析、模態復特征值分析、直接頻率響應分析、模態頻率響應分析、非線性瞬態分析、模態綜合、動力靈敏度分析等可簡述如下：
正則模態分析
正則模態分析用于求解結構的固有頻率和相應的振動模態，計算廣義質量，正則化模態節點位移，約束力和正則化的單元力及應力，并可同時考慮剛體模態。
復特征值分析
復特征值分析主要用于求解具有阻尼效應的結構特征值和振型，分析過程與實特征值分析類似。此外Nastran的復特征值計算還可考慮阻尼、質量及剛度矩陣的非對稱性。
瞬態響應分析（時間-歷程分析）
瞬態響應分析在時域內計算結構在隨時間變化的載荷作用下的動力響應，分為直接瞬態響應分析和模態瞬態響應分析。兩種方法均可考慮剛體位移作用。
直接瞬態響應分析
該分析給出一個結構隨時間變化的載荷的響應。
展開 實模態與復模態的區別與聯系
二 實模態與復模態的區別與聯系
01 實際結構都是復模態，實模態只是一種近似。
02 實模態和復模態都有模態頻率。
03 實模態振型上各點相位相同或相差180度，復模態振型無此規律。
04 實模態振型的節點是不變的，復模態振型的節點是變化的。
NEi Nastran復合材料助“龍”飛船發射成功
因此NEI Nastran Dynamic Response提供了廣泛的動力響應仿真功能：正則摸態分析和復特征值分析、頻率和瞬態響應分析、聲學分析、響應和沖擊譜分析、部件模態綜合和隨機振動分析。另外，它還能夠有效地與其它分析類型耦合，比如超單元、非線性分析、設計靈敏度和優化。
可以用這些解決方案類型來提供大量的高級仿真功能，分析更復雜的現象，比如控制系統、耦合流體/結構、陀螺（Gyroscopic）效應和科里奧利（Coriolis）效應以及傳輸功能。
NEI Nastran Dynamic Response是NEI Nastran的一個專用增加模塊，NEI Nastran Advanced Bundle里面包含該模塊。
NEI Response Simulation （動力響應分析）
全面的動力學分析功能包括： 正則模態及復特征值分析、頻率及瞬態響應分析、隨機響應分析、響應及沖擊譜分析。提供了求解所需齊備的動力和阻尼單元，可在時域或頻域內定義各種動力學載荷，包括動態定義所有的靜載荷、 強迫位移、 速度和加速度、 初始速度和位移、 延時、 時間窗口、解析顯式時間函數、實復相位和相角、 作為結構響應函數的非線性載荷、 基于位移和速度的非線性瞬態加載、 隨載荷或受迫運動不同而不同的時間歷程等。
主要動力學分析功能如：特證模態分析、直接復特征值分析、直接瞬態響應分析、模態瞬態響應分析、響應譜分析、模態復特征值分析、直接頻率響應分析、模態頻模態頻率響應分析。
正則模態分析，用于求解結構的自然頻率和相應的振動模態，計算廣義質量，正則化模態節點位移，約束力和 正則化的單元力及應力，并可同時考慮剛體模態。
復特征值分析，復特征值分析主要用于求解具有阻尼效應的結構特征值和振型，分析過程與實特征值分析 類似。
展開 什么是工作模態OMA？
因此，OMA測量的是結構在實際工作狀態下的實際響應，這個響應將是結構在工作狀態下的實際變形的精確反映，這樣測量得到的響應除了用于工作模態分析之外，還可用于工作變形分析（ODS）。
由于OMA僅測量響應，也稱為只有輸出（響應）的模態分析。在土木橋梁行業，工作模態分析又稱為環境激勵模態分析或稱為脈動法模態分析。對于EMA而言，通常在實驗室中測量頻響函數FRF，通過錘擊法、激振器法（包括正弦掃頻與步進正弦等激勵技術）或純模態測試技術獲得模態數據，然后采用時域或頻域的模態分析方法得到模態參數，在測試之前還可以通過預試驗分析來指導實驗模態分析。而OMA在結構運行現場進行測試，僅測量結構的響應，使用時域歷程，頻譜來確定模態參數。
EMA分析需要選擇模態參考點，同樣地，OMA分析也需選擇模態參考點，同樣需要遵循模態參考點的一般原則：避開模態節點。受測量硬件的限制，如通道數有限、傳感器數量有限等原因，那么，OMA測試時需要分批（多個run）進行測量，在測量過程中，作為模態參考點的響應測點始終固定不動。通常EMA測試能獲得前數階模態，如前10階模態，但OMA分析受運行參數的影響，只能獲得受運行載荷激勵起來的這些模態，如運行載荷只激起了3~5階模態，那么，從測量的響應數據中也只能分析出來這幾階模態。
EMA需要人工激勵，多半在實驗室中進行，外場試驗難以實現。由于需要使用激勵設備，因此，增加了投入成本。EMA一般在實驗室進行，不少應用情況的實驗室狀態與實際運行狀態可能有較大的不同。實驗室里易于進行部件級試驗，難完成大型系統的試驗，如土木工程結構等大型結構。而OMA無需人工激勵，節省了激勵設備投資，只測量結構響應，將“振動試驗”簡化為“響應測量”，并可用于機械狀態監測和結構健康監測，比如橋梁、大型體育場館的健康監測。
展開 關于動力學-模態分析清單
5、復模態的一些特征：
1.通過行波描述復模態，節點似乎在結構上移動；
2.所有點不在同一時刻通過它們的最大值位置處，一些點似乎落后其它點；
3.所有點不在同一時刻通過零點位置；
4.模態振型不能用實數描述，為復數；
5.不同自由度之間不存在特定的相位關系，沒有完全同相位或者完全180度反相關系；
6.由無阻尼情況得到的模態振型將不解耦阻尼矩陣。
ABAQUS 長柱 初偏心、初彎曲 幾何缺陷的建模
上方model-edit keywords-60-bk（中文版為 模型-編輯關鍵字-60-bk）
拉到底部
在紅色區域加入如下語句
*node file,global=yes
U,
加入關鍵字
修改后如圖，這是為了生成一階屈曲模態的節點集，后面初彎曲模型引用這個節點集即一開始就有初彎曲。
要點擊ok。
原先step1去掉，新建一個step。
設置step
設置load
加個1的集中力，-1代表為-z的方向，對模型來說為壓力。
job中。投入計算。命名為 60-bk，提交進行計算。
計算完畢后，打開結果，在result-step/frame，出現3階模態。
先后點擊圖中紅色按鈕，出現破壞模態，初偏心都用的是第一模態。如圖所示。
結果文件查看
關鍵字編輯
初偏心去除
將剛剛初偏心模型再復制一份，命名為60-cwq。
上方model-edit keywords-60-cwq，下拉，到最下面的上面幾行，找到圖中“**STEP：step”的位置。
加入如下語句：
*imperfection,file=60-bk,step=1
1,4.3
其中，60-bk代表剛剛生成的job，60-bk，也就是要取剛剛生成的job里取一階屈曲模態的數據，
下面的1，代表的是一階模態，4.3表示為跨中屈曲的量，我的模型里構件為mm值，構件長度為4300mm，取1/1000的初偏心，故為4.3.
修改后如下所示：
cwq的模型中，在底部、頂部的偏心都要去除。
生成任務，命名為60-cwq，開始運算即可。
如果有做大量參數分析的可以看下我的教程-ODB批處理程序，它可以一鍵提取多個odb的位移、力、應力等數據，方便簡單，謝謝支持！
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