ansys模態分析與試驗
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-08
ansys模態分析與試驗的視頻教程
Workbench零件自由模態分析——AnsysWorkbench模態分析
AnsysWorkbench模態分析教程 ?本課程是AnsysWorkbench單零件體模態分析教程。從模態分析理論，到建模，到導入模型，定義材料劃分網格等前處理，再到求解運算，到最后得出結果，并對結果進行了詳細的查看以及分析，及計算結果如何指導我們的工程設計等進行了詳細的講解。 ?
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Workbench零件約束模態分析——AnsysWorkbench模態分析
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ansys模態分析與試驗的實例教程
車架的，模態試驗振型如圖5所示：
a）車架一階振型 b）車架三階振型 c）車架四階振型
圖5 車架模態試驗振型
4 結論
有限元模型必須有較高精度，其分析結果才是可信的，其分析結論才能在產品設計中實際使用。
從以上的理論計算和試驗分析結果可知，第二階試驗模態則沒有在試驗中測出，分析其原因，由于在試驗過程中，車架的前后方向通過充氣輪胎內胎進行支撐，由于車架較重，導致支撐輪胎的外邊緣向上翻起，限制了車架的橫向自由度，其次是實驗數據的測試處理誤差造成的。除了第二階模態沒有測試出來之外，其它幾階理論與試驗模態是一致的。使用OptiStruct求解器得出的理論模態頻率與試驗模態頻率的誤差在10%以內，計算精度較高，完全滿足工程設計的需求。車架有限元模型可以用來做進一步的計算分析，分析車輛的力學特性，為設計提供理論依據。
5 參考文獻
[1] 馬天飛，王登峰，劉文平.重型商用車駕駛室白車身的模態分析與試驗研究.汽車工程，2009，（VO1.31)NO.7.
[2] 高云凱.汽車車身結構分析.北京理工大學出版社，2006.
展開 摘 要：本文在有限元軟件HyperWorks中建立了車架的有限元模型，并通過OptiStruc求解器進行模態計算，將理論模態分析結果與試驗模態分析結果進行了對比，對比結果證明了理論分析和試驗分析基本一致，說明有限元模型是正確合理的，是對車架進一步進行理論計算的基礎。
關鍵詞：HyperWorks 車架 模態分析有限元
1 前言
重型汽車車架是一個無限多自由度的振動系統，在外界的時變激勵下將產生振動。當外界激振頻率與系統的固有頻率接近時，將產生共振。共振將會使得乘員感覺不舒服，帶來噪聲和早期疲勞破壞。因此，合理的車架模態對提高整車的整車的可靠性和NVH性能等有十分重要的意義。在汽車產品設計開發過程中，預先掌握所設計產品的動態特性，使所設計的產品滿足動態特性要求，對車輛的動態特性是非常重要的?？梢詮膬蓚€方面獲得產品結構的固有振動頻率和振型，一種方法是通過試驗的方法，對樣車進行模態試驗，識別出結構的各階模態頻率和振型，另一種方法是通過理論分析計算，分析計算出結構的各階模態和振型。試驗方法的局限性是必須在設計樣車制造出來之后，才能進行試驗分析。通過對實際樣車的試驗分析，得出產品的基本動態特性，如果不能滿足設計需求，需要重新設計，然后再生產樣車試驗。如此往復多次，才能得到一個較為滿意的產品。但是產品開發周期長費用高，不能夠迅速推出產品，占領市場，對企業發展不利。理論計算分析則可以在設計的初始階段，不需要生產樣車，通過計算分析就能夠得到產品的各項動態性能指標，這樣就很大程度上節省開發費用，并縮短研發周期。
本文利用有限元方法，采用HyperWorks軟件離散并建立了重型汽車車架的有限元模型，利用求解器計算，得出了車架的前十階自由模態頻率和振型，并和試驗模態進行了對比。
展開 分析結果
3.1 理論計算分析結果和試驗分析結果
理論和試驗模態分析僅考慮了白車身自身的質量和剛度,分析計算了白車身的自然模態頻率和振型。理論分析頻率范圍為0～80Hz, 試驗分析頻率范圍為0～100Hz，各階模態的理論和試驗分析結果如表1所示。
表1 白車身模態的理論計算和試驗分析結果
3.2 主要振型圖
白車身有限元理論模態分析結果的前幾階模態振型圖，如圖1～4所示。
圖1 一階模態振型（縱向彎曲）
圖2 二階模態振型（扭轉）
圖3 三階模態振型（橫向彎曲和扭轉組合）
圖4 五階模態振型
（整車扭轉、駕駛室和風窗對角扭轉變形）
分析結果討論
4.1 有限元模型精度驗證
有限元模型必須有較高精度，這樣其分析結果才是可信的，其分析結論才能在產品設計中實際使用。從表1的理論和試驗分析結果可知，理論和試驗分析的前三階模態是非常一致的，其前3階模態的對比分析結果如表2所示。
表2 前3階模態對比
在4階以上模態，分析表1的計算和試驗結果，可以發現在階次錯位的情況下，其頻率和振型是一致的，即理論模態的第5階以后和試驗模態的第7階以后，各階模態在頻率和振型上是一致的。
理論分析在30～40Hz段沒有模態，試驗分析在該段有2個局部模態，其原因有兩方面，其一是模型的簡化造成局部模態的改變；其二是試驗誤差和數據處理誤差造成的虛假局部模態。而有限元模型建立時，對其結構未作大的簡化，分析方法采用的是LANCZOS算法，這基本可以判斷理論計算的結果是可信的，試驗時在30～40Hz段出現的局部模態是試驗誤差和數據理誤差造成的。去掉這兩個局部模態，則理論和試驗是基本一致的，并且計算精度較高。
展開 開篇先討論解析模態分析和實驗模態分析所必需的基本理論:由于實驗模態分析是建立在數字信號側量基礎之上的，所以第二章討論與實驗模態分析有關的數字信號處理方面的內容。第三章闡述從實測得到的輸入一輸出數據導出模態參數(共振頻率、阻尼系數、模態振型向量及模態參預因子)所采用的各種方法。這些參數經驗證正確(第四章)后，便可用以時現有結構或處于設計階段的產品的動力學特性加以改進:為達此目標，第五章給出的靈敏度分析、系統動態藕合、結構修改等，都是很有用的工具戈;這次新版后的第六章討論兩方面的課題:有限元模型修正和預試驗分析，由此將有限元分析和實驗振動分析聯系起來。
下篇旨在討論模態分析的實際運作:進行模態分析實驗時，哪些方面要重點考慮?首先概括介紹必要的儀器設備:激振器、力傳感器、位移傳感器、數據采集系統、濾波器及分析系統。接著提出一些有關試驗設置和則量裝笠校準的指導性原則第三章討論幾種可能的激勵信號及其優缺點。第四章說明在實際中如何接步驟進行參數估計，怎樣使用上篇第三章所討論的那些理論工具。
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模態分析理論與試驗
作者：（比利時）海倫 等著，白化同，郭繼忠 譯
出版社：北京理工大學出版社
ISBN：7810457977
印次：1
紙張：膠版紙
出版日期：2001-6-1
字數：377000
版次：1
定價：30元 當當價：26.4元
折扣：88折 鉆石VIP價：25.08元
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內容提要：
本書闡述了模態分析理論與模態試驗。上篇介紹了解析模態分析與實驗模態分析、數字信號處理、模態參數識別、模型驗證、模態參數應用以及模型修正和預試驗分析等基本理論。下篇緊密結合上篇的理論，從更為實際的角度介紹實驗模態分析的各種方淪。
本書適合于從事結構動力學實驗與分析的工程技術人員及大專院校相關專業高年級學生和研究生閱讀。
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