結構模態分析的案例
結構模態分析、試驗與修正技術暨故障診斷
結構模態分析技術從20世紀60年代后期發展至今已趨成熟。結構模態分析與參數辨識已成為工程中解決結構動態性能分析、振動與噪聲控制、聲源定位辨識、故障診斷等問題的重要工具，它和有限元分析技術一起，已成為結構動力學中兩大支柱。日前這一技術已發展成為解決工程振動問題的主要手段，在航空、航天、汽車、艦船、機械設備和橋梁、建筑、電力、水利等領域被廣泛應用。
為指導廣大企業正確選擇、有效應用結構模態分析、試驗技術暨故障智能診斷，解決企業人才匱乏問題，中國振動工程學會故障診斷專業委員會定于2011年5月13日—18日在杭州舉辦“結構模態分析、試驗與修正技術暨故障診斷”高級研修班，研修學員經考試合格后，由人力資源和社會保障部頒發《專業技術人才知識更新工程證書》.該證書由人力資源和社會保障部專業技術人員管理司統一編號注冊,作為本人崗位聘用,晉級,職稱評定,職業能力考核和繼續教育學分的證明,全國通用.望各相關單位積極報名參加。
一、研修模式：
此次研修，力爭讓學員接觸到國內外先進的“結構模態分析、試驗與修正技術暨故障診斷”知識，相互交流工作中的一些難點、經驗。在教學方式上，采用理論、實踐與案例分析有機結合的方法，使學員在理論、實踐和應用等方面都得到極大提高。
二、研修專家
：西北工業大學資深專家教授，博士導師
姜節勝
三、研修內容
模態分析的理論基礎
模態測試技術
模態參數辨識的頻域方法
模態參數的時域辨識方法
多輸入多輸出系統的模態參數辨識
動態載荷識別、模型修正與結構動力修改
模態綜合技術
模態分析在工程中的應用實例
有需要的朋友可以聯系我，或回復郵箱 16081620@qq.com 索要詳細學習內容。
展開 振動結構模態分析：理論、實驗與應用
本書是在總結近30年來國內外有關結構振動模態分析成果基礎上編寫的，既包括20世紀七八十年代形成的主要經典方法，又納入了20世紀90年代的最新成果。全書共分6章，即模態分析理論基礎、時間歷程的測量、動態測試后處理、模態參數識別的時域方法、模態參識別的時域方法、模態分析在工程中的應用。每章后附有一定數量的思考題，書末附有兩個模態分析實驗指導書。
本書可作為高等工科院校力學、機械、土木、水工、海船、汽車、核能等專業高年級本科生、研究生教材，也可供從事相關專業教學、研究與設計工作的大學教師、科研工作者和工程技術人員參考。
振動結構模態分析：理論、實驗與應用.part2.rar
振動結構模態分析：理論、實驗與應用.part1.rar
展開 superxjw原創教程：LMS Virtual.Lab 聲學視頻教程 第十四課 預應力結構模態分析
在本課中將主要介紹如何在LMS Virtual.Lab中進行預應力結構模態分析。眾所周知，對于振動噪聲分析來說，做好模態分析、振動分析是進行噪聲分析的前提。對于普通的結構模態分析，在視頻教程第一課中已經有了詳細講解，但是對于一些特殊的結構，例如壓力容器、考慮張力的結構（如琴弦）、以及考慮自身重力引起內部應力的結構來說由于預應力的存在將增加結構的整體剛度，從而影響結構模態，提高模態頻率。在本課視頻中就詳細講解了如何進行預應力結構的模態分析。在LMS Virtual.Lab 12中，已經將LMS Samcef結構求解器中的線性結構求解器部分全部融入到了Virtual.Lab平臺，因此LMS Virtual.Lab中的結構求解器進一步加強，包括了線性靜力求解器、模態疊加、模態映射、基于模態映射的聲振耦合、直接NTF計算、瞬態振動響應求解等全新內容，本課在使用LMS Virtual.Lab自帶結構求解器進行預應力模態分析的同時，還向大家展示了如何使用LMS Virtual.Lab的前后處理功能，調用Nastran進行分析。LMS Virtual.Lab不僅支持Nastran，還可以對ANSYS、Radioss、LS-DYNA等求解器進行前后處理，極大地方便了用戶。（注意：本視頻課程中第二部分為使用Virtual.Lab調用Nastran進行預應力模態分析，旨在進行LMS Virtual.Lab 求解器與Nastran求解器的分析結果對比，學習者重點掌握如何使用LMS Virtual.Lab進行預應力模態分析即可！）
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展開 旋翼飛行器結構模態分析與調整
對超小型無人旋翼機的機體進行了結構分析．先利用了catia的有限元分析軟件包對結構動力學特性進行分析,計算出了旋翼機的各階頻率與振型。其后通過結構試驗對其計算的結果進行驗證,并且根據計算和實驗的結果進行了結構修正。通過結構的調整和強化,超小型無人旋翼機的機體振幅有所減小,并根據機體的振型模態,飛行控制系統的各類傳感器均安裝在機體振幅較小的位置,改善了傳感器的工作性能。
旋翼飛行器結構模態分析與調整.PDF
基于comsol進行共振薄膜聲學超材料的模態分析
由吸聲系數理論模型可知，薄膜型結構的吸聲性能與振型模態、相對聲阻抗率有關。對有無附加質量塊的薄膜型結構進行預應力模態分析，探討振型模態與吸聲系數曲線的對應關系。
研究內容：
由吸聲系數理論模型可知，薄膜型結構的吸聲性能與振型模態、相對聲阻抗率有關，對有無附加質量塊的薄膜型結構進行預應力模態分析，探討振型模態與吸聲系數曲線的對應關系。
圖1.薄膜型結構
圖2.無中心質量塊薄膜型結構的固有模態分析
圖3. 含中心質量塊薄膜型結構的固有模態分析
數值模擬：
分別對有無附加質量塊的薄膜型結構進行預應力模態分析，預應力模態仿真選取的聚酰亞胺薄膜彈性模量為 2.35GPa，泊松比為 0.38，選取的結構鋼質量塊彈性模量為 200GPa，泊松比為 0.30。進行COMSOL 預應力模態仿真時，圓形薄膜結構采用膜單元(Membrane)，薄膜中心質量塊結構進行添加質量處理，除邊界條件的設置外，還需在薄膜表面施加初始面應力 200N/m。仿真分析的步驟如下所示。
（1）建立幾何模型
圖4.幾何模型的構建
（2）設置物理場
圖5.物理場的設置
（3）模態分析
無附加質量塊張緊圓膜結構和附加圓形質量塊薄膜型結構的前6階固有頻率和模態振型仿真結果如圖。可以看出在comsol中利用膜單元對薄膜型結構的固有模態分析結果與原文中對應的十分準確。
圖6. 復現無中心質量塊薄膜型結構的固有模態
圖7. 復現含中心質量塊薄膜型結構的固有模態
分
最后,有相關需求歡迎通過公眾號"320科技工作室"與我們聯絡
展開 海洋結構動力模態分析介紹
應廣大用戶的需求，本人會在3月1日下午進行一期SACS網絡講座，介紹如何在SACS中進行海洋結構動力模態分析。本次網絡講座的鏈接如下，歡迎大家參加,
https://pages.info.bentley.com/event-details-ae/?eventGUID=07874499-6268-4be3-9fbe-b6c4ba141668
稍后我也會將本次講座的視頻上傳至技術鄰平臺。
采用 UG、HyperMesh 和 ANSYS 的齒輪軸模態分析
5 基于ANSYS 的齒輪軸模態分析
將在HyperMesh 中得到的齒輪軸有限元模型通過HyperMesh 與ANSYS 的專業接口導入到ANSYS 中，定義分析類型為模態分析，在分析選項設置中確定要分析的模態數目及所采用的模態分析方法，添加約束，利用ANSYS 求解并擴展模態。
ANSYS 提供了如下7 種模態提取方法: BlockLancozos 法、子空間法、PowerDynamics 法、縮減法、非對稱法、阻尼法和QR 阻尼法。綜合分析各種提取方法的特點，本文采用Block Lancozos 法求解齒輪軸模型的固有頻率和振型。
由于齒輪軸在實際工作中并非處于自由狀態，而是裝在機體內，處于約束狀態。因此，根據齒輪軸的實際工作狀態，對圖1b 所示的面A 添加徑向及軸向自由度約束，對面B 添加徑向自由度約束。在理論與實踐中均發現，結構的低階模態對結構的振動影響較大，在進行結構模態分析時，常常只需要知道前幾階固有頻率和振型，而不必求出全部固有頻率和振型。因此在本次計算中只提取了齒輪軸的前9 階模態。
6 結果分析
從模態頻率可以看出，第1 階模態的頻率接近于0，即所謂的剛體模態。因此真正意義上的模態應該是從第2 階開始的模態。表1 所示為齒輪軸前9 階非零模態頻率和振型描述，圖3 所示為第1、4、5 階非零模態振型圖。
為驗證有限元模態分析結果的正確性，對該齒輪軸進行了約束狀態下的模態試驗，齒輪軸模態分析測試系統示意圖如圖4 所示。試驗設備包括激振器、加速度傳感器、電荷放大器、數據采集器和ME'scope 模態分析軟件。
展開 《基于 ABAQUS 的大跨距桁架不同截面模態分析和結構優化》
該桁 架機械手主要實現 3 臺 CNC 車床并行工作，其 安裝位置按照實地車間位置擺放，由于其縱向 橫梁跨距較大，故需要對其縱向桁架結構進行優化。
2.2 材料模型
針對模型的材料，通常選用 45 號鋼，但 Z 軸豎梁用來夾取工件，故選用材質較輕的 LY12。根據相關文獻，查得 45 號鋼、LY12 和 Q235A 的材料屬性如表 2 所示。
根據材料力學的知識，當 Z 軸豎梁位于 X 軸橫梁中心位置時，其應力值和位移值均達到最 大，故可以初步判斷該工況為最不穩定工況 [10-11]。
本文主要研究桁架機械手 Y 軸縱梁結構，其 結構類似簡支梁模型。本文 Y 軸縱梁橫截面就矩 形、空心矩形以及工字型橫截面等進行模態分析。
3 模態分析
模態分析是一種研究物體結構動力特性的方 法 [8]，主要應用在工程振動領域 [11-12]。模態分析 是分析系統的自振特性，與外界荷載無關，因此 進行模態分析不需要施加荷載。可以施加約束條 件，約束條件的不同，分析結果差異也很大。
物體本身有固有頻率，設計時要使物體固有 頻率低于外界激振力的頻率，避免共振情況的發 生 [13-15]。大跨距桁架上機械手需要不停運動，進 行工件抓取，從而產生系統振動，分析低階模態 可以更有效地反映設備的振動情況，故本文模態 分析提取梁體的前 6 階。本次對 Y 軸縱梁模態分 析時，由于梁體是可以移動的，故將其簡化為簡支梁，在中點位置添加機械手自重受力約束。為 減小有限元計算難度和時間，在整機建模過程中， 提取出受載荷較大的 Y 軸縱梁進行模態分析。
展開 基于振動模態分析和神經網絡技術的結構損傷
結構健康監測近年來成為工程與學術界關注的熱點結構健康監測所研究的內容主要包括結構損傷辨識、損傷定位與損傷程度的標定。結構損傷診斷是結構健康監測研究的核心與難點目前有關這一關鍵問題的研究兩個熱點是利用結構振動模態分析技術和人工神經網絡技術
基于振動模態分析和神經網絡技術的結構損傷....pdf
模態分析定義以及模態假設理論 附模態分析理論與應用傅志方下載
一、什么是模態
模態是結構系統的固有振動特性。線性系統的自由振動被解耦合為N個正交的單自由度振動系統，對應系統的N個模態。每一個模態具有特定的固有頻率、阻尼比和模態振型。這些模態參數可以由計算或試驗分析取得，這樣一個計算或試驗分析過程稱為模態分析。
模態分析的經典定義為，將線性定常系統振動微分方程組中的物理坐標變換為模態坐標，使方程組解耦，成為一組以模態坐標及模態參數描述的獨立方程，以便求出系統的模態參數。坐標變換的變換矩陣為模態矩陣，其每列為模態振型。
通過結構模態分析法，可得出機械結構在某一易受影響的頻率范圍內各階模態的振動特性，以及機械結構在此頻段內及在內部或外部各種振源激勵作用下的振動響應結果，再由模態分析法獲得模態參數并結合相關試驗，借助這些特有參數用于結構的重新設計。
二、模態假設理論
1. 線性假設
結構的動態特性（模態參數）是線性的，就是說任何輸入組合引起的輸出等于各自輸出的組合，其動力學特性可以用線性二階微分方程來描述。
其中，F 為輸入力，X 為響應值，H 為傳遞函數。
展開 機翼簡易模型結構靜力學分析與預應力模態分析 ￥20
機翼簡易模型結構靜力學分析與預應力模態分析
●學習目標:如圖7-5所示，本實例為機翼簡易模型結構預應力模態分析，通過本實例學習預應力模態
分析的基本操作方法和相關設置。
●起始文件: Ch7/Ch7-1/Airfoil modeling.wbpj。
●結果文件: Ch7/Ch7-1/Airfoil modeling Analysis wbpj。
圖7-5模態分析網格和振 型云圖
圖7-5模態分析網格和振 型云圖
1. 分析流程
(1)靜力學分析。
Step1創建分析系統
啟動Workbench 分析程序，瀏覽打開分析起始文件Airfoil modeling wbpj。拖曳分析系統中[ Static
Structural]. [ Modal ]進人項目流程圖(需要共享[ Gcometry ]、[ Engineering Data]、I Model ]單元格內容).
男存工程文件名稱為Airfoil modeling Analysis, 如圖7-6所示。
圖7-6創建工程文件
Step2定義工程材料數據
雙擊[ Enginering Data(B2)] 單元格，選擇[ General Materials ]材料庫中的[ Aluminum AlloyI.單擊
“+”進行添加。
Step3定義幾何零件行為特性
雙擊項目單元格[ Model(B4)]，進人Mechanical靜力學分析環境。
展開 
板殼結構的有限元模態分析
工程結構分析中，除了常見的實體單元，板殼單元也是應用廣泛的一種有限元方法單元。尤其是在分析曲面薄壁結構中，殼單元比用實體單元方法效率要高很多，因此實際工程中廣泛應用。
通用有限元軟件WELSIM同時也支持對殼體結構的模態分析功能。只需要簡單的設置，用戶可以方便、快速、準確的得到結構件的固有頻率和振型。下面我們以薄壁圓筒為例，看看如何對其進行模態分析。
打開WELSIM軟件后。首先設置材料屬性。添加一個材料節點，并命名為myMat，設定楊氏模量為7.1e7 kg/(mm s2)，泊松比0.33，質量密度2.7e-6 kg/mm3。這是一個鋁合金的材料。
設置分析類型，在FEM項目節點屬性中，設置分析類型為模態（Modal）。
通過導入含有曲面（Surface）幾何體的STEP文件來建立空心圓柱模型。并賦予myMat材料屬性。由于是板橋結構，還需要在Structure Type屬性中，設置為殼體(Shell)，并設置殼體厚度（Thickness）為1。如圖所示：
在網格設置中，設置最大單元尺寸為2，其他采用默認設置。共生成了7,207個節點，14,288個Tri3單元。
對于沒有約束的三維結構，前6階的固有頻率為零。對于此薄壁圓筒模型，我們將一端的位移固定住。如圖所示，
點擊求解按鈕。系統默認是計算前6階模態，所以我們添加6個變型結果節點，來分別查看振型。為了更好的觀察變形，我們將變形顯示放大了10倍。
一階振型，固有頻率為297.8Hz。
二階振型，固有頻率為297.8Hz。
三階振型，固有頻率為379Hz。
四階振型，固有頻率為379Hz。
展開 空調管路模態分析（干模態、濕模態及單向流固耦合） ￥6
流體計算收斂圖如下：
流體分析完后，我們已經得到了流體在流動時對管路的作用力，隨后便是將該壁面的作用力傳遞到結構靜力分析中去，將靜力分析的結果再傳遞到模態分析中去進行預應力模態分析，靜力分析和預應力模態分析設置如下：
Imported Load分析設置：
6、結果對比分析
將三種情況的結果進行對比分析，分析結果如下，我們可以發現，預應力模態頻率最高，這是由于流體在流動時對管路的壓力提高了管路的剛度，而濕模態對管路沒有左右用，只是在發生振動時起到阻尼作用，導致管路模態頻率下降，干模態則介于這兩者之間，同時還發現，除了第8階預應力模態外，其他預應力模態比干模態高出5~10Hz左右，而第8階次模態則高出許多，說明在通常情況下，干模態分析并不能完全預測在流體作用下實際結構的模態頻率，為準確預測，則需要考慮流體流動甚至重力作用下對結構的影響。（本文重點分析模態頻率，暫不進行振型分析）
7、參考文獻
[1]白靜峰.空調系統的流固耦合振動及其控制研究.2017.河北工業大學,MA thesis.
最后的最后，有不足之處歡迎指出，咱們一起探討、一起進步。
展開 扭起來~基于MeshFree的海上風電基礎結構模態分析并與Abaqus對比
MeshFree優點：
無需劃分網格，對于復雜的幾何非常方便，大量減少了前處理的時間
自動識別接觸，減少了前處理的時間
一般尺寸的結構化網格即可得到準確的結果，計算時間大大縮短了
3分鐘學會MeshFree模態分析.mp4
基于SimSolid的卡車登車梯結構模態和靜強度分析
基于SimSolid的卡車登車梯結構模態和強度分析.pdf
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基于SimSolid的卡車登車梯結構模態和靜強度分析
一、簡述
牽引車一般會在駕駛室后部的車架上設有工作平臺，便于用戶連接掛車和檢查維修，而車架離地距離較大，為了登車便利常常會在車架上安裝登車梯。登車梯為懸臂梁結構，如圖1所示，為了保證結構的可靠性，需要對登車梯結構的模態、剛度和強度進行分析。本文使用SimSolid對登車梯進行了模態和靜強度分析，對建模和分析過程進行了說明，并將分析結果與Optistruct計算結果進行對比。
圖1 登車梯結構
二、SimSolid建模
第一步，導入幾何和設置材料。導入stp格式的三維幾何模型，檢查模型的完整性和干涉情況。根據軟件提示，在焊接處發幾處輕微干涉，由于可以手動建立焊縫連接，此處可以忽略。登車梯由多個薄板沖壓件拼焊而成，從Assembly目錄中每個部件的圖標可以看出，SimSolid已自動將幾何識別為薄壁結構。然后對所有部件施加材料屬性定義，設為默認的Steel材料即可，如圖2所示。
圖2 材料設置
第二步，建立各部件間的連接關系。此登車梯總成共由13個部件組成，通過螺栓和焊接連接到一起，在常規的有限元分析中，當部件過多時，連接建模也會耗費不少時間，在SimSolid中則比較簡單和輕松。一般的，如果總成模型帶有螺栓和螺母，SimSolid會自動識別并創建連接關系，但在此例中，由于原三維幾何模型中沒有螺栓螺母，因此需要在螺栓處手動創建連接關系，此外還有焊縫連接，這在SimSolid中都非常簡單。
首先手動建立焊縫連接。
展開 