模態振型
關注創建者：匿名 創建時間：2021-07-28
模態振型的視頻教程
Hyperworks底盤副車架從網格劃分到靜剛度、靜強度、模態頻率及振型及安裝點動剛度仿真分析實例視頻教程
本課程主要包含一下幾點內容： 1、底盤副車架本體的網格劃分，包括焊縫建模； 2、副車架支架安裝點靜剛度仿真分析，包括局部坐標系建模、約束、加載及后處理讀?。?3、副車架本體靜強度仿真分析，即在loadcase載荷工況下，利用慣性釋放法來仿真計算副車架本體的強度應力； 4、副車架本體模態頻率及振型的仿真分析； 5、副車架各安裝點動剛度的仿真分析，方法為IPI原點法，分析類型為頻響分析，包含各卡片的設置以及
￥119 2小時 251播放
查看
各向異性復材層板的振型分析
邊界條件：單邊固支 模擬結果： 能看到固有頻率、模態振型、應力、應變及位移云圖 （已購買視頻，如需inp文件，可在技術鄰上私下給我留言哈）
￥53.34 16分鐘 51播放
查看
ODS運行狀態變形分析
本課程作為結構動力學系列網絡課程的第二部分 主要介紹什么是工作變形分析（ODS），時域、頻域、階次域的ODS、ODS分析原理與模態振型的區別，測試和分析方法，ODS分析所需要的儀器設備等。 點擊這里，咨詢B&K產品信息：https://www.bksv.com/zh/request-a-quote
免費 57分鐘 252播放
查看
模態振型的實例教程
2.模態振型
從計算模態的角度來講，由特征值求解得到的特征值和特征向量，分別對應一階模態頻率和模態向量（當然也可能存在重根）。模態振型，也稱為模態向量，模態振型向量，模態位移向量。
模態振型，通俗地講是每階模態振動的形態。但從數學上講，模態振型是模態空間的“基”向量。在線性代數中，基向量是描述、刻畫向量空間的基本工具。向量空間中任意一個元素，都可以唯一地表示成基向量的線性組合。在模態空間，這個基向量的個數就是模態的階數。重要一點，模態振型的變形不是絕對值，是一種相對值，默認情況是經過對質量矩陣歸一化得到的相知值，該值反映了實際激勵作用下的變形規律。
3.參與系數
在模態計算中，在總體笛卡爾坐標系中，三個平動方向和三個轉動方向上，假設施加單位位移譜激勵，從而得到振型參與系數，即
由于軟件默認采用，對質量矩陣進行歸一化，則
參與系數反映了某階振型在某個方向的參與程度，如圖所示給出了某產品的X方向的振型的參與系數。
圖 參與系數列表
4.有效質量
模態計算中的有效質量計算公式：
由于程序模態計算時，各個振型關于質量矩陣進行歸一化，即
-理想情況下，在每個方向的所有有效質量之和等于結構的總質量，但是這個取決于模態計算提出的模態階數；
-有效質量與結構總質量的比值對于確定提取的模態數量是否足夠，非常有幫助。對于基于模態疊加法的諧響應，瞬態動力學還有響應譜與隨機振動建議提取的模態的數量要達到90%的物理質量。如圖所示的提取12階模態的Z方向的有效質量與實際物理質量比為0.83。
展開 考慮質量矩陣[M]、剛度矩陣[K]和阻尼矩陣[C1]，由這組矩陣的特征值求解產生的特征值、留數和振型為
對于這種情況，模態振型不同于前面的兩種情況。首先，模態振型是復數值。仔細檢查這些振型，可以看出每階模態的各個自由度之間的相對相位關系已不再是完全同相位或反相位了。這種情況下產生的模態稱為“復模態”。這跟前面兩種情況大不相同。系統阻尼與系統的質量和/或剛度不相關時，得出的模態就為復模態，此時的阻尼稱為非比例阻尼。
實模態的一些特征：
1）通過駐波描述模態振型，而這些駐波的節點位置是固定不動的；
2）所有點同一時刻通過它們的極大和極小位置處；
3）所有點同一時刻通過零點位置；
4）模態振型為帶符號的實數值；
5）結構上所有點同任何其他點，要么完全同相位，要么完全反相位；
6）無阻尼得到的模態振型與比例阻尼得到的模態振型相同，這些振型解耦質量、阻尼和剛度矩陣。
復模態的一些特征：
1）通過行波描述模態振型，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極大值位置處，其中有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）不同自由度之間相位關系一般，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能解耦阻尼矩陣。
為了更加形象地描述這些特征，給出了懸臂梁某階模態所對應的實模態振型和復模態振型。圖1為實模態，自由度之間的相對相位關系完全同相位（如圖中藍色和紅色表示的自由度，0度）或者完全反相位（如圖中的綠色表示的與藍色和紅色表示的自由度，180度）。
展開 ansys模態中的振型怎么看，怎么知道是第幾階的振型
能同時結合工作數據和模態數據去解決動力學問題，那是最理想的情況。
2. 與模態分析的區別
ODS跟模態分析的區別在于，模態得到的是結構固有屬性：頻率、阻尼和模態振型，而ODS得到的是結構在某一狀態下的變形，如圖1所示。此時分析出來的ODS振型已不是我們常說的模態振型了，它是結構模態振型按某種線性方式疊加的結果。只是人們還習慣性地稱這種變形形式為振型而已。
模態分析幫助人們獲得各階模態參數，得到的模態振型是矢量，是相對量，非絕對量，因而可對模態振型進行任意縮放。有時，縮放比例較大時，模態振型可能都有沖破電腦屏幕的趨勢，當然了，這僅是從縮放的角度來考慮的。因為一個向量，可乘以一個無限大或無限小的比例因子。而只有當模態參數乘以了輸入，從而產生相應的響應才是絕對量。而這個絕對量也正是要測量的振動響應。而ODS直接用絕對量的時域響應或頻域響應來顯示變形，因此，ODS的振型是絕對量，而模態振型是相對量。
不管是模態分析還是ODS分析，都需要表征振型，因此，ODS也需要布置很多測點，然后依據這些測點建立用于表征ODS振型的幾何模型。由于ODS也是測量結構在工作狀態下的響應，因此，通常會把響應數據同時用于OMA和ODS分析。但二者有著本質的區別。OMA是模態分析方法，可以得到模態參數，頻率、阻尼和振型，但ODS只能得到位于選擇的頻率處或時刻處的振型，沒有阻尼信息。模態分析得到的是結構的固有屬性，與激勵無關；而ODS不是分析結構的固有屬性，與激勵相關。
展開 計算結果分析
創建分析任務為靜力結構和模態分析，并指定載荷工況添加相應的約束條件及載荷。
圖6 分析任務及工況設置
計算得到的轉向架架構位移、應力分布、振型分布結果如下圖所示：
圖7 總體位移云圖
圖8 等效應力云圖
從后處理云圖可知，最大位移數值為7mm，最大等效應力數值為304Mpa，滿足設計需求。
圖9 一階模態振型
圖10 二階模態振型
圖11 三階模態振型
圖12 四階模態振型
圖13 五階模態振型
圖14 六階模態振型
表2 前6階固有頻率
通過查閱文獻可知，列車運行時外界的激振頻率通常是10Hz左右，構架的振動頻率高于10Hz時，能產生較好的避震效果。從表2數據可知，前6階固有頻率均大于10Hz，表明構架的剛度符合設計要求，同時有效地避免列車在軌道運行時與外界激勵頻率相近發生共振現象，有利于車輛正常平穩行駛。
結論
本文采用國產通用仿真軟件PERA SIM Mechanical對轉向架架構進行了有限元分析，得到了架構的位移、應力、固有頻率及模態振型，本文的工作對轉向架架構的設計具有一定的參考意義。
作者：安世亞太工程師 楊愛
展開 
模態振型的相關專題、標簽、搜索
模態振型的最新內容
image_process=/format,webp" data-initial-src="https://img.jishulink.com/202601/attachment/a301a478171540dfb8dc9ad0ff578e60.png">
</figure>
</figure><p>大橋第一階模態振型</p><p><br></p><figure style="text-align
（1）在漢航NTS.LAB Link中導入有限元模型，選擇“動力學分析”模塊，計算原結構的模態頻率和模態振型。圖1為模態計算結果的振型顯示：
圖1 NTS.LAB Link 的動力學分析和振型顯示
（2）選擇“模型修改”模塊進入結構動力修改頁面，選擇修改條件為“基于已有參數”，修改目標為“模態頻率”。
</p><p><strong>RFlex（模態柔性體）</strong>：僅考慮模態振型的自由度以降低模型階數?？衫肎-Manager 將FFlex模型轉換為RFlex模型，RecurDyn自帶的 RFlexGen 可生成rfi文件。適用于線性小變形場景，能大幅提升計算速度。</p><p><br></p><p><strong>2.
04
后處理
線性化分析結果：
圖13 模態振型
柔性輪體變形：
圖14 柔性齒變形
高級結果-齒的接觸模式：
圖15 齒接觸模式
05
附錄：文件說明
以下列表針對本文提到的文件類型進行解釋說明。
模型生成完成后，程序將自動執行求解步驟，并輸出幾何圖形、模態振型及結果云圖。
自動出圖功能可生成靜態圖形與模態變形圖，結合教學視頻或動圖展示，可直觀觀察網殼結構的動力學特征。
1.3.
可擴展方向
基于本模型的參數化特性，用戶可進一步開展以下研究與應用：
網殼結構屈曲分析與整體穩定性研究；
不同矢高與環數對剛度及臨界荷載的影響分析；
模態分析與振型識別；
參數靈敏度分析與優化設計；
與外部工具（MATLAB、Python）聯動實現自動批量計算；
圖形輸出與報告生成自動化研究。
該模型在參數化設計、批量計算及結構自動分析方向上具有良好的拓展潛力。
1.6.
圖4 基于Geometry方式生成的柔性體部件模態振型
創建一個測量，描述柔性體變形程度，其中13240為upper_link上部與作動桿相連的節點，13238為upper_link下部與綠色下連桿相連的節點，54.5為兩個節點初始時的距離。因此，當兩個測量點產生不同于初始54.5的位移時，其差值可以簡單看成其變形量。
圖2 簡化模型
有限元模型前五階固有頻率如表3所示、對應的模態振型如表4所示：
表3有限元模型固有頻率
表4有限元模型前五階振型向量
節點編號第 1 階第 2 階第 3 階第 4 階第 5 階3
-0.2350
-0.2307
如下：
2.分析步
frequency
勾選 perturbation
求解算法選擇 lanczos
定義輸出模態階數
輸出：
默認即可
3.邊界條件
無、
二，查看結果
模態分析通常用來獲得線性結構的一些振動特征：
固有頻率
模態振型
成功案例丨汽車塑料尾門模態分析優化及對標11個月前
尺寸優化后的塑料尾門總成模態及振型圖如圖9所示：
圖9 尺寸優化后的塑料尾門總成模態及振型圖
由圖9可知，一階模態為全局模態，值為27.4Hz，高于目標值≥27Hz，滿足要求。
