ansys模態阻尼計算的案例
科研分享 | 分布振子梁模態阻尼比的計算方法及其寬頻減振應用
圖2 理論推導的模型
圖3 數值驗證采用的有限元模型
這里僅列出單頻振子時的模態阻尼比計算公式如式（1），雙頻振子的情況詳見原文。如圖4所示算例中，理論推導的模態阻尼比可以很好的描述寬頻減振效果。在文章中還對理論的適用范圍進行了更詳細的討論。
（1）
圖4 理論計算模態阻尼比曲線與FEM頻響比較
有了式（1）的模態阻尼比計算理論，就可以直接基于理論公式進行參數優化，在目標頻段上進行減振設計。圖5是優化的模態阻尼分布曲線與相應的控制效果。
ANSYS流固耦合模態分析計算方法
模態分析的單元
在使用ANSYS計算結構在水中的模態時，FIUID29、FIUID30單元分別用來模擬二維和三維流體部分，相應的結構模型則利用PLANE42、SOIID45等單元來構造，其中，PLANE42和SOLID45單元用來構造二維和三維結構模型。采用三維模型，流體選用FIUID30單元，結構則采用SOLID45單元。
FLUID30是流體聲單元，用于模擬流體介質及流固耦合問題。該單元有8個節點，每個節點上有4個自由度，分別是X、Y、Z 3個方向的位移自由度和1個壓力自由度，為各向同性材料。輸入材料屬性時，需要輸入流體的材料密度(作為DENS輸入)，及流體聲速(作為S0NC輸入)，流體粘性產生的損耗效應忽略不計。
SOIID45單元用于構造三維實體結構。單元通過8個節點來定義，每個節點有3個沿著X、Y、Z方向平移的自由度。
在利用ANSYS建模分析時，流場域單元屬性分為2種，由KEYOPT(2)(指定流體和結構分界處結構是否存在)控制，在流固耦合交界面上的單元KEYOPT(2)=0，表示分界面處有結構，其他流體單元KEYOPT(2)=1，表示分界面處無結構。流體一結構分界面應通過面載荷標志出來，指定FSI label(不需數值)可以把分界面處的結構運動和流體壓力耦合起來，分界面標志必須在分界面處的流體單元標出。
模態分析的步驟
1)建立流體單元的實體模型。建立流體模型，首先需要確定流體域的范圍，針對這個問題，假定固體結構周圍只有有限范圍的流體，數值實驗表明，當流體區域足夠大時，這一假定的結果與假定流體為無限邊界流體的結果的誤差應小于1%。一般情況下可以取流體區域的半徑為固體結構半徑(其中矩形截面取其邊長的1／2作為半徑)的5倍以上。
展開 ANSYS中的阻尼
在各種阻尼輸入下，ANSYS程序計算出的第i個模態的總模態阻尼比是
（5.1.7）
ANSYS計算模態阻尼比的公式
其中前兩項是 阻尼與 阻尼對應的模態阻尼比，第三項是輸入的全結構阻尼比，第四項是輸入的模態阻尼比，最后一項是M種材料的材料阻尼系數 產生的模態阻尼比。其中 是第j種材料對應的模態應變能，在日本減震規范中，就是采用此此應變能公式來計算結構阻尼比的。
?注意：
如前所述，在做Full積分法的瞬態分析時，用阻尼比定義的阻尼都被ANSYS程序忽略掉了，所以同一個模型采用full法和模態疊加法的瞬態分析，ANSYS計算采用的阻尼可能不一樣，造成結果也有差別。
以下是結構分析中常用的幾種阻尼輸入的ANSYS命令流演示。
1）用MP,damp來輸入粘滯阻尼
DAMPRATO=0.025 ! 已知粘滯阻尼的阻尼比
LOSSMODM=2*DAMPRATO ! 粘滯阻尼的阻尼比乘以2是等價的材料阻尼系數(日
!本規范的
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