自由模態(tài)分析ansys的案例
初學(xué)ANSYS的自由模態(tài)分析
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初學(xué)ANSYS的自由模態(tài)分析：
槳葉的自由模態(tài)分析：
槳葉形狀如圖所示，尺寸為29寸逆槳。
材質(zhì)預(yù)設(shè)為Structural steel。
任何物體在自由狀態(tài)下都存在 6 個(gè)剛體運(yùn)動(dòng) - 三個(gè)方向的平移和三個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。如果不施加任何約束進(jìn)行模態(tài)分析，則至少會(huì)出現(xiàn) 6 個(gè)零頻率，稱為剛體模態(tài)。
槳葉的前六階為零頻和接近零頻。
固有頻率：是指結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在受到外界激勵(lì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)時(shí)，只由系統(tǒng)本身性質(zhì)決定的特定的頻率。
固有頻率也稱為自然頻率。物體做自由振動(dòng)時(shí)，其位移隨時(shí)間按正弦或余弦規(guī)律變化，振動(dòng)的頻率僅與系統(tǒng)固有特性有關(guān)如質(zhì)量、形狀、材質(zhì)等有關(guān)，其對(duì)應(yīng)周期稱為固有周期。
固有頻率與外界激勵(lì)沒(méi)有關(guān)系，是結(jié)構(gòu)的一種固有屬性。不管外界有沒(méi)有對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行激勵(lì)，結(jié)構(gòu)的固有頻率都是存在的，只是當(dāng)外界有激勵(lì)時(shí)，結(jié)構(gòu)是按固有頻率產(chǎn)生振動(dòng)響應(yīng)的。
固有頻率做為某一物體的固有屬性,在某種程度上,就跟物體的大小的概念一樣,當(dāng)物體的性質(zhì)發(fā)生變化時(shí)才會(huì)改變。
實(shí)際的分析對(duì)象是無(wú)限維的，所以其模態(tài)具有無(wú)窮階。但是對(duì)于運(yùn)動(dòng)起主導(dǎo)作用的只是前面的幾階模態(tài)。所以計(jì)算時(shí)根據(jù)需要計(jì)算前幾階的。
展開(kāi) 自由模態(tài)分析和約束模態(tài)分析的區(qū)別
要單純進(jìn)行模態(tài)試驗(yàn)，加不加約束都可以，以方便實(shí)現(xiàn)和工程需要為準(zhǔn)！
關(guān)于上面的討論，談幾點(diǎn)看法
1. 結(jié)構(gòu)的模態(tài)是與結(jié)構(gòu)本身的特性和約束有關(guān)的，至于需要求解自由模態(tài)還是約束模態(tài)，完全取決于工作的需要，模態(tài)分析時(shí)的約束方式應(yīng)與實(shí)際工作條件下一致，當(dāng)然，如果工作時(shí)結(jié)構(gòu)沒(méi)有約束，如飛機(jī)、火箭等，則需要進(jìn)行只有模態(tài)的分析；
2. 在作自由模態(tài)分析時(shí)，可能會(huì)得出前幾階固有頻率為0，這些為0的固有頻率表現(xiàn)為剛體模態(tài)；
3. 自由模態(tài)和約束模態(tài)不能被認(rèn)為是“帶約束的模態(tài)是自由模態(tài)的子集，約束后，模態(tài)數(shù)變少”，模態(tài)數(shù)與系統(tǒng)的自由度數(shù)有關(guān)，與約束無(wú)關(guān)，自由模態(tài)和約束模態(tài)并沒(méi)有什么誰(shuí)包含誰(shuí)的概念；
4. 自由模態(tài)和工作模態(tài)的作用完全一樣，都用于結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析，自由模態(tài)分析的對(duì)象主要是無(wú)約束的結(jié)構(gòu)，如火箭、飛機(jī)等.
文章來(lái)源：CAE人內(nèi)參
展開(kāi) 基于Hyperworks白車身自由模態(tài)分析及模態(tài)陣型線性疊加 ￥25
模態(tài)分析是計(jì)算或試驗(yàn)分析固有頻率、阻尼比和模態(tài)振型這些模態(tài)參數(shù)的過(guò)程。模態(tài)陣型是體現(xiàn)結(jié)構(gòu)在某一特定頻率下的振動(dòng)形狀，而這種特定陣型所對(duì)應(yīng)的就是模態(tài)頻率。白車自由模態(tài)分析，即模型不加任何形式的約束下的模態(tài)分析。白車身模態(tài)分析的分析對(duì)象就是白車身，又簡(jiǎn)稱為BIW, 指焊接車身的本體部分，包括通過(guò)螺栓連接的碰撞吸能結(jié)構(gòu)，不包括通過(guò)螺栓連接或粘接在車身本體上的玻璃、車門、發(fā)動(dòng)機(jī)罩板、天窗、行李箱蓋以及翼子板、儀表板支撐橫梁等。分析的頻率范圍通常設(shè)定為1-100Hz；下限設(shè)為1Hz，其目的是避免計(jì)算前6階的剛體模態(tài)。本案例考慮到節(jié)約計(jì)算時(shí)間,僅提取了頻率小于50HZ的所有模態(tài)。
前處理：Optistruct 后處理：Hyperview
白車身一階扭轉(zhuǎn)及一階彎曲模態(tài)識(shí)別（見(jiàn)收費(fèi)內(nèi)容）：
整體一階扭轉(zhuǎn)陣型圖
整體一階彎曲陣型圖
模態(tài)陣型線性疊加
針對(duì)后處理（模態(tài)分析-后處理）中根據(jù)模態(tài)分析輸出的結(jié)果，陣型或者應(yīng)變能云圖采用線性疊加的方法，得到所有任意階數(shù)下線性疊加后的陣型圖或應(yīng)變能云圖。
16階模態(tài)陣型線性疊加圖
凡購(gòu)買本案例的朋友在操作上有什么疑問(wèn)，都可以私信我，針對(duì)本案例中的操作問(wèn)題我將免費(fèi)為你解答。還是那句話，我們不玩虛的，玩虛的沒(méi)意思！
展開(kāi) 某車型機(jī)罩自由模態(tài)分析 ￥2
摘要：自由模態(tài)分析是模態(tài)分析的一個(gè)重要組成部分，它不考慮任何約束的影響，得到的是結(jié)構(gòu)本身的固有特性。通過(guò)自由模態(tài)的分析，可以了解結(jié)構(gòu)的性能。本文以某款機(jī)罩為例，運(yùn)用Hypermesh建模，并用nastran進(jìn)行求解，最后在Hyperview中進(jìn)行后處理，得到機(jī)罩的一階自由模態(tài)頻率。
一、網(wǎng)格劃分
通常網(wǎng)格劃分用hypermesh或ansa，比較而言，ansa更具有優(yōu)勢(shì)，針對(duì)鈑金件，batch一下，就能得到比較好的質(zhì)量，基本不用再調(diào)質(zhì)量。以下幾點(diǎn)需要注意：
1、機(jī)罩總成需要包邊處理，在幾何處理時(shí)，就要考慮內(nèi)外板包邊，避免內(nèi)外板網(wǎng)格劃分完了再刪單元補(bǔ)包邊，費(fèi)時(shí)費(fèi)力還不準(zhǔn)確；包邊厚度=2倍外板+內(nèi)板，材料同外板材料，單獨(dú)賦予PID；
2、鉸鏈劃分六面體單元（模態(tài)分析也可以劃分殼單元，其他分析，推薦實(shí)體單元），厚度方向至少劃分3層，螺栓孔處做washer處理，節(jié)點(diǎn)數(shù)為偶數(shù)；其他打螺栓或者螺釘?shù)目孜痪鰓asher處理。
3、劃分網(wǎng)格時(shí)，保證幾何特征，特別是針對(duì)一些需要考察的位置，一定要保留幾何特征。
展開(kāi) 
單自由度彈簧振子模態(tài)分析
一個(gè)很簡(jiǎn)單的模態(tài)分析。
基于Hyperworks+lsdyna白車身自由模態(tài)分析 ￥15
模態(tài)分析是計(jì)算或試驗(yàn)分析固有頻率、阻尼比和模態(tài)振型這些模態(tài)參數(shù)的過(guò)程。模態(tài)陣型是體現(xiàn)結(jié)構(gòu)在某一特定頻率下的振動(dòng)形狀，而這種特定陣型所對(duì)應(yīng)的就是模態(tài)頻率。白車自由模態(tài)分析，即模型不加任何形式的約束下的模態(tài)分析。白車身自由模態(tài)分析的分析對(duì)象就是白車身，又簡(jiǎn)稱為BIW, 指焊接車身的本體部分，包括通過(guò)螺栓連接的碰撞吸能結(jié)構(gòu)，不包括通過(guò)螺栓連接或粘接在車身本體上的玻璃、車門、發(fā)動(dòng)機(jī)罩板、天窗、行李箱蓋以及翼子板、儀表板支撐橫梁等。分析的頻率范圍通常設(shè)定為1-100Hz；下限設(shè)為1Hz，其目的是避免計(jì)算前6階的剛體模態(tài)。本案例主要介紹如何使用Hyperworks+lsdyna進(jìn)行白車身自由模態(tài)分析，考慮到節(jié)約計(jì)算時(shí)間,僅提取前10階模態(tài)。
前處理：Hyperworks/lsdyna 后處理：Hyperview
白車身一階扭轉(zhuǎn)及一階彎曲模態(tài)識(shí)別（見(jiàn)收費(fèi)內(nèi)容）：
整體一階扭轉(zhuǎn)陣型圖
整體一階彎曲陣型圖
本案例僅提供模型文件結(jié)果文件及相關(guān)指導(dǎo)，凡購(gòu)買的朋友針對(duì)本案例仿真實(shí)現(xiàn)上有什么疑問(wèn)可以私信，同時(shí)可參考CAE追夢(mèng)者前期發(fā)的帖子《基于Hyperworks白車身自由模態(tài)分析及模態(tài)陣型線性疊加》中采用optistruct軟件進(jìn)行白車身自由模態(tài)分析的結(jié)果，進(jìn)而對(duì)比lsdyna與optistruct在計(jì)算模態(tài)分析中的差異。
展開(kāi) hypermesh二次開(kāi)發(fā)-自由模態(tài)分析計(jì)算
1、運(yùn)行插件
2、點(diǎn)擊modal analysis后出現(xiàn)輸入頻率low bound對(duì)話框，輸入0即可
3、點(diǎn)擊proceed，彈出輸入upper bound對(duì)話框，輸入100
4、點(diǎn)擊proceed，這樣工況跟卡片就自動(dòng)建立好了
查看一個(gè)工況，就是我們定義的0-100hz
理論模態(tài)分析之多自由度系統(tǒng)（三）
作者介紹 力學(xué)碩士，有七年的結(jié)構(gòu)有限元分析經(jīng)驗(yàn)和四年NVH經(jīng)驗(yàn)。微信 leslie_wj
1 比例阻尼
進(jìn)行傅立葉變換，獲得頻響函數(shù)矩陣。
引入模態(tài)矩陣和模態(tài)坐標(biāo)。
用模態(tài)振型對(duì)物理參數(shù)進(jìn)行處理，得出模態(tài)參數(shù)。
歸一化處理。
模態(tài)參數(shù)表達(dá)式。
2 對(duì)于結(jié)構(gòu)阻尼和非比例阻尼，同樣存在頻響函數(shù)的概念，但此時(shí)的模態(tài)矩陣稱為復(fù)模態(tài)矩陣。
理論模態(tài)分析之單自由度系統(tǒng)（二）
作者介紹 力學(xué)碩士，有七年的結(jié)構(gòu)有限元分析經(jīng)驗(yàn)和四年NVH經(jīng)驗(yàn)。微信 leslie_wj
首先復(fù)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)。筆者認(rèn)為，對(duì)于工科專業(yè)（拿數(shù)學(xué)作為工具）來(lái)說(shuō)，學(xué)數(shù)學(xué)應(yīng)該重概念和思考方式，輕具體的解題方法，以及數(shù)學(xué)的嚴(yán)密性也不應(yīng)該是重點(diǎn)。
復(fù)習(xí)常微分方程，首先看一個(gè)例子。
1 本文約定稱呼，對(duì)于非齊次方程的通解，分為齊次項(xiàng)（對(duì)應(yīng)齊次方程的通解）和非齊次項(xiàng)（非齊次方程的特解）。對(duì)于非齊次方程的初值問(wèn)題，特解也分為齊次項(xiàng)和非齊次項(xiàng)。
2 結(jié)合振動(dòng)微分方程來(lái)看，齊次方程對(duì)應(yīng)的是自由振動(dòng)，非齊次方程對(duì)應(yīng)的則是受迫振動(dòng)。求解有初始條件的自由振動(dòng)其實(shí)就是求解齊次方程的初值問(wèn)題。求解有初值條件的受迫振動(dòng)其實(shí)就是求解非齊次方程的初值問(wèn)題。尤其對(duì)于受迫振動(dòng)來(lái)說(shuō)，初值條件決定的是該振動(dòng)系統(tǒng)自由振動(dòng)（齊次項(xiàng)）的特解系數(shù)的選擇。
3 實(shí)際的振動(dòng)系統(tǒng)（結(jié)構(gòu)）都是有阻尼的，所以無(wú)論初始條件是什么，對(duì)于受迫振動(dòng)來(lái)說(shuō)，齊次項(xiàng)總是衰減的，一段時(shí)間后，結(jié)構(gòu)的響應(yīng)只剩下非齊次項(xiàng)。所以我們完全可以假設(shè)初始條件為零，之所以這樣假設(shè)，是因?yàn)檫@會(huì)給積分變換法求解微分方程帶來(lái)很大的方便。
復(fù)習(xí)積分變換，再看一個(gè)例子。
拉普拉斯變換與微分的關(guān)系：
在振動(dòng)理論中，由于存在阻尼，假設(shè)初始條件為零，并不影響振動(dòng)問(wèn)題的求解。
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1 粘性阻尼，振動(dòng)微分方程（物理參數(shù)）
進(jìn)行傅立葉變換（特殊的拉普拉斯變換），獲得頻率響應(yīng)函數(shù)（函數(shù)參數(shù)）
2 結(jié)構(gòu)阻尼，振動(dòng)微分方程（物理參數(shù)）
進(jìn)行傅立葉變換，獲得頻率響應(yīng)函數(shù)（函數(shù)參數(shù)）
3 加速度頻響函數(shù)，速度頻響函數(shù)，位移頻響函數(shù)之間的轉(zhuǎn)換
展開(kāi) 基于python進(jìn)行有限元分析—定結(jié)構(gòu)自由振動(dòng)的固有圓頻率和模態(tài)振幅向量 ￥59.9
<h2>一、問(wèn)題描述</h2><p>作為圖所示結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析示例，我們對(duì)結(jié)構(gòu)的自由振動(dòng)響應(yīng)感興趣。在材料密度為的附加規(guī)范下，我們解決了特征值問(wèn)題，以確定結(jié)構(gòu)自由振動(dòng)的固有圓頻率和模態(tài)振幅向量。</p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
<figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202502/attachment/0100a73593634e3791626b0b54d8f279.png" style="display: inline-block;">
<img src="https://img.jishulink.com/202502/attachment/0100a73593634e3791626b0b54d8f279.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202502/attachment/0100a73593634e3791626b0b54d8f279.png?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202502/attachment/0100a73593634e3791626b0b54d8f279.png?
展開(kāi) simsolid使用心得外加摩托車架自由模態(tài)分析步驟
Simsolid在使用后發(fā)現(xiàn)是款非常高效的解決力學(xué)分析的軟件現(xiàn)對(duì)使用后的其中最常用的模態(tài)分析做個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。
上圖是比較常見(jiàn)的125摩托車原始模型，可見(jiàn)上面附件繁多，如果按照以前的有限元網(wǎng)格劃分就是下面這樣。
這都是為了盡量保證“原滋原味”，但是工作量相對(duì)來(lái)說(shuō)非常大，2種方式都可以進(jìn)行常規(guī)的自由模態(tài)分析，而simsolid的自由模態(tài)分析非常簡(jiǎn)單易操作，大致步驟如下所示。先附材料屬性
然后設(shè)置零部件之間的接觸 選擇模態(tài)分析計(jì)算前3階（上面的6改成3） 點(diǎn)solve計(jì)算得到如下結(jié)果
計(jì)算信息，看得出來(lái)還是很快
模態(tài)固有頻率兩種方法比較如下圖
總結(jié)：總體來(lái)看simsolid操作難度對(duì)于我這種新手來(lái)說(shuō)沒(méi)難度，計(jì)算效率非常高，界面也很明朗，沒(méi)得過(guò)多多余的按鍵。其它比如動(dòng)力學(xué)，熱力學(xué)仿真暫時(shí)沒(méi)試，就測(cè)試的模態(tài)分析來(lái)說(shuō)前三階數(shù)據(jù)的差異性我自己覺(jué)得應(yīng)該體現(xiàn)在模型結(jié)構(gòu)上，關(guān)于simsolid的計(jì)算精度需要后期找實(shí)物進(jìn)行更精確的試驗(yàn)對(duì)比才能佐證。然后還希望simsolid團(tuán)隊(duì)能夠把更多實(shí)用性的分析做進(jìn)去，比如疲勞，聲學(xué)等，同時(shí)加強(qiáng)算法的論證提高計(jì)算精度，我想相信它一定會(huì)成為菜鳥級(jí)工程師的最愛(ài)。
展開(kāi) 
Abaqus鼓風(fēng)機(jī)葉輪模態(tài)(自由+重力+離心力)及諧響應(yīng)分析
[圖片]
【案例】詳解——基于HyperWorks + Ls-Dyna白車身自由模態(tài)分析 ￥25
Ls-Dyna模態(tài)分析求解的設(shè)置過(guò)程：</strong></p><p>用到兩個(gè)隱式控制關(guān)鍵字：</p><p><strong>1） *CONTROL_IMPLICIT_EIGENVALUE</strong></p><p><strong><em>補(bǔ)充：</em></strong></p><p class="ql-align-center"><img src="https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_png/86StIQz4mKM0M4ia4Ez7ERqBVFPCyF1sYyibDibtlT2GUak9KSib6ZLLwDtSl370gSwvrWobM5xfvz1ssPf1ibetanA/640?wx_fmt=png&from=appmsg"></p><p><br></p><p><br></p><p><br></p>
展開(kāi) ANSYS beam梁模態(tài)分析，包括考慮預(yù)應(yīng)力和大變形下的預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析 ￥5
考慮不同情況下的模態(tài)分析
以一個(gè)簡(jiǎn)單的beam梁為例子
1.一邊固定下的模態(tài)分析
前三階模態(tài)
SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE
1 6.9815 1 1 1
2 43.627 1 2 2
3 121.59 1 3 3
2.
考慮壩體-庫(kù)水相互作用的重力壩模態(tài)分析--對(duì)比分析ANSYS和ABAQUS重力壩流固耦合模態(tài)結(jié)果
模態(tài)分析主要目的是為測(cè)得結(jié)構(gòu)的固有頻率、周期和振型，每一階模態(tài)都有特定的固有頻率、阻尼比和模態(tài)振型。通過(guò)模態(tài)分析方法搞清楚了結(jié)構(gòu)物在某一易受影響的頻率范圍內(nèi)的各階主要模態(tài)的特性，就可以預(yù)言結(jié)構(gòu)在此頻段內(nèi)在外部或內(nèi)部各種振源作用下產(chǎn)生的實(shí)際振動(dòng)響應(yīng)。--引自《百度百科》
下面直接開(kāi)始進(jìn)入正文。
混凝土重力壩材料參數(shù)如下
彈性模量E=30GPa，泊松比v=0.167，密度rou=2450kg/m3
在ANSYS中，混凝土壩壩體采用平面Plane42單元，庫(kù)水采用Fluid29單元來(lái)進(jìn)行模態(tài)計(jì)算。
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