模態頻率分析的案例
關于模態分析和頻率響應分析
NX Nastran中擁有多種方法求解完全的流-固耦合分析問題，包括：流-固耦合法、水彈性流體單元法、虛質量法。
二、模態分析和頻率響應分析的概念
模態分析和頻率響應分析的確是兩個不同的概念。
模態是結構固有的一種特性，它只與結構的形狀、約束形式、材料特性等有關，而與其他輸入（例如加載）無關。模態分析主要目的有：了解結構的共振區域，為結構設計提供一定的指導；對計算模型進行校驗，驗證你做仿真計算的模型是否正確；開展瞬態分析、譜分析的基礎。
而頻率響應分析則是指結構對一載荷（可以是沖擊載荷，也可能是一頻率在一定范圍內的載荷）的響應。頻率響應分析的目的是確定結構上兩點的輸入輸出關系（一般以頻率為橫坐標）。
1、模態分析亦稱振型分析
指結構動態特性的理論分析與實驗分析。目的是確定結構的模態參數，如固有頻率、阻尼、振型等。
理論分析采用有限元法。在結構復雜和所劃分的有限單元數目過多時，采用簡化的方法使有限元模型的自由度減少，或用模態綜合法，把結構劃分為若干個子結構，先求出子結構的模態，再進行綜合。
實驗分析是利用模擬實驗設施，激勵結構使其作橫向彎曲振動、縱向振動和扭轉振動，通過實時分析儀和計算機進行數據采集和處理，測試結構的響應，給出模態參數。實驗分析的結果用于驗證理論計算結果的精確性，并找出改進分析精度的途徑。廣泛應用于航空、航天器的振動性能分析，以及機器和一些大型建筑(如橋梁)的故障診斷與監測。
2、頻率響應分析
Z向上的頻率響應
Y向上的頻率響應
Magnitude響應的振幅
來自CAE技術聯盟
展開 Adams Car懸架模態頻率分析步驟
Adams Car懸架模態頻率分析步驟.pdf
『分享』對平板進行模態頻率響應分析
對平板進行模態頻率響應分析
本部分描述如何導入一個已有的平板有限元模型、施加邊界條件并進行模態頻率響應分析。使用模態法對平板施加頻率可變的單位載荷。在HyperView 和 HyperGraph中進行后處理以顯示變形、模態形狀響應和頻率相位輸出特性。
模態頻率響應分析步驟
按正常模態分析的步驟建立結構模態分析的模型，定義材料和單元屬性以及邊界條件等。
2. 進行求解設置，在設定solution type時選擇Normal Modes，并選中Interactive Modal Analysis選項，如下圖
3. 其它的設置和正常的模態分析一樣。在Subcase Select中選擇所有要分析的工況，Apply后生成bdf文件，并求解，或直接在Patran中遞交求解。手動啟動Nastran進行求解時注意不能設置參數 SCR=YES，包括在Nastran的配置文件中。
4．模態求解完成后，接下來就可以使用模態的求解結果進行頻率響應的分析。選擇Analysis菜單，設置Object為：interactive
5. 選者 DBALL文件，如下圖：
6．接下來創建載荷，點擊Create Loading，如下圖。對載荷進行逐項設置
7．再定義結果輸出。點擊Output Request，在其中定義激勵頻率和節點以及單元的輸出。
8．定義完成后按Apply求解（Full Run形式），或者生成bdf文件，手動遞交分析。
9．計算完成后，點擊View Result菜單，可讀入結果，進行后處理，如下圖。在此菜單下的后處理只能畫出各種曲線。
10．如需觀看云圖，可使用讀入xdb文件的方法。菜單：
Analysis -> Access results -> Attach XDB
模態頻率響應分析步驟.doc
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STAAD模態分析與固有頻率求解方法 附STAAD_PRO教程入門及算例下載
STAAD模態分析與固有頻率求解方法
概述
模態是結構的固有振動特性，每一個模態具有特定的固有頻率，阻尼比和模態振型，獲取這些結構振動特性的過程稱之為模態分析或頻率振型分析。
結構分析中經常會用到結構的這些固有振動特性，比如底部剪力法求解地震作用時需要用到結構的基本自振周期，再比如說利用振型分解法求解多自由度體系的各種動力分析都需要用到結構的各階周期和振型。因此，模態分析不僅是求解結構振動特性的方法，也是動力分析的基礎。本文將模態分析的求解方法進行全面介紹。
STAAD提供了兩種求解結構模態的方法，分別是瑞利法和特征向量法。
1. CALCULATE RAYLEIGH (FREQUENCY) 瑞利法
2. MODAL CALCULATION (REQUESTED) 特征向量法
瑞利法
一般來說，工程結構的基頻或者前幾階固有頻率比較重要，瑞利法就是一種計算結構基頻的常用近似算法。瑞利法又叫做能量法，其核心思想是基于邊界條件假定一個基頻振型函數，然后利用能量守恒原理（最大動能和最大勢能相等），從而求出結構的第一階固有頻率。
展開 求助，模態分析時，不同工況下的模態分析，但是頻率值基本相同，這數據可信嘛？
在不同的工況下得到的頻率值，但是各個階次的頻率基本相同，這數據能信嘛？
數據.png
『轉貼』VED支承轉子的模態頻率及穩定性研究
通過求解轉子系統的復特征根問題，獲得轉子系統的模態振型。分析模態頻率和阻尼比隨轉速的變化規律，討論阻尼器支承剛度、損耗因子和質量參數對模態頻率和阻尼比的影響。結果表明，轉子系統的阻尼器支承剛度和損耗因子分別存在一個最優值，使得工作轉速遠離模態頻率，并提高了轉子系統的穩定性;質量參數對一階模態阻尼比的影響較小;當質量參數超出某有效區間時，系統將失去對高階模態響應的衰減作用。
關鍵詞:粘彈性橡膠阻尼器;轉子動力學;模態頻率;穩定性
基于radioss/optistruct平板的Lanczos模態頻率響應分析 ￥10
本案例在radioss或optistruct中操作步驟幾乎完全一致，主要是針對平板進行有限元分析，采用模態法對平板施加隨頻率變化的單位載荷激勵（本例中激勵的幅值大小固定不變，實際應用中可以是變化的）。在Hyperview中進行后處理可觀察某一頻率下的變形及VonMises應力云圖，在HyperGraph中可以查看需要輸出節點的模態響應和頻率-相位曲線。
平板有限元模型（含加載和約束）
頻率為1000Hz平板的VonMises應力云圖
節點15的頻率響應
節點17的頻率響應
節點19的頻率響應
模型文件及詳細操作步驟見附件。
展開 ANSYS模態分析固有頻率及振型等結果怎么理解
1.固有頻率
如圖1所示給出了某構件的固有頻率列表，固有頻率是由結構的質量和剛度分布建立了動力系統的一個屬性。物體做自由振動時，其位移隨時間按正弦或余弦規律變化，振動的頻率與初始條件無關，而與系統的固有特性有關，稱為固有頻率或者固有周期。
圖1 固有頻率列表
作用：通過對比產品的固有頻率與激勵頻率，可以評估產品是否發生共振。不同行業對于固有頻率與激勵頻率的靠近程度有量化的評判標準。
特點：對于實際產品，固有頻率有無數多個，但是對于基于有限元求解的模型，它的固有頻率等于未約束節點數量*節點自由度，如圖所示，一個節點數量為42的無約束模型，最后能提取到的最大固有頻率數量是126=42*3。
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。
展開 基于optistruct模態頻率響應的電池包隨機振動分析 ￥15
依據GB/T 31467.3-2015法規要求,采用OptiStruct軟件以電池箱模型模態頻率為依據對電池箱進行PSD隨機振動分析。為避免與汽車振動源共振,重點研究電池箱與激勵源頻率接近的頻率下的PSD隨機振動的響應結果。利用CAE仿真手段能夠大幅度縮短電池箱的設計周期,優化了設計流程。
隨機振動是一種無法用確定的函數關系式表述的振動形式，處于隨機振動環境下的零部件的振動加速度幅值、位移幅值、應力幅值等無法預知。汽車受路面激勵而產生的振動、船舶受海浪作用產生的晃動、飛機受氣流的影響產生的擺動都是隨機振動現象。對隨機振動的載荷描述，利用數學統計的方式，把各個頻段的載荷大小分類，用功率譜密度來統計載荷的信息。
隨機振動分析結果
本案例以Z向隨機振動為例，其它方向結合功率譜要求（X/Y）依次類推。 下圖為電池包振動測試國標中Z向的加速度功率譜密度?？梢钥闯觯赯向（垂直路面）上，加速度載荷主要集中在10Hz~20Hz頻段，這是因為路面、車架的振動主要是低頻振動，對電池包的激勵頻率一般不高于30Hz。
功率譜以Z向加載為例：
Z向功率譜/GB/T 31467.3-2015
Steinberg根據應力的高斯分布將結構的應力水平劃分為三個層次，分別為1σ、2σ、3σ應力。三個應力水平對應發生的頻率如下表所示。三區間法假設，所有應力發生的頻率為99.73%，應力水平高于3σ的頻率為0.27%。
展開 基于python進行有限元分析—定結構自由振動的固有圓頻率和模態振幅向量 ￥59.9
</p><p>題中求了8階的固有頻率和模態振幅，從結果中可以看出，隨著階數的增加固有頻率的值逐漸增加，模態幅值也逐漸變大。并且從上課中學習到如果想讓8階固有頻率和模態計算更加準確，應在計算時設計的階數更大(大于8階)，提高計算精度。
案例22-基于CMS的汽車懸架組件模態與諧波頻率分析
模態分析是一種旨在找到特征解的線性分析；因此，在模態分析中不涉及力。非線性，如塑性和接觸（間隙）元素，即使已定義，也會被忽略。在該模型中，使用Block Lanczos方法提取具有圖22.6所示邊界條件的模式：在固定螺栓處定義的主節點。
諧波分析
諧波分析確定線性結構對隨時間正弦（諧波）變化的負載的穩態響應。在一系列頻率范圍內確定結構的響應，并繪制響應量（通常為位移）與頻率的關系圖。然后在圖上識別峰值響應，并在這些峰值頻率下查看應力。
該分析技術僅計算結構的穩態受迫振動。諧波分析中不考慮在激勵開始時發生的瞬態振動。
諧波分析通常是線性的。一些非線性性質，如塑性，會被忽略，即使它們被定義了；然而，非對稱系統矩陣（如流體-結構相互作用問題中遇到的那些矩陣）可以被納入到諧波分析中。
在本模型中，基礎激勵以垂直y方向上正弦位移的形式應用于兩個車輪上的選定節點。這些節點在生成過程中被定義為主節點。
在擴展過程中指定的響應節點上計算響應，如下圖所示：
由于響應節點僅屬于一個超單元（Body），因此Body的結果文件用于響應計算。以下示例輸入執行帶有后處理的擴展過程：
結果和討論
模態和諧波分析均使用完整模型和CMS模型進行，并記錄了它們的求解時間。對于CMS模型，觀察到求解時間的顯著改善，但精度損失很小。
模態分析精度和效率對比
在諧波分析之前，使用完整模型和CMS模型進行具有相同邊界條件的模態分析。下表比較了使用兩種方法獲得的前50個本征頻率：
全諧波分析的精度和效率對比
下表顯示了使用100個頻率的完整和CMS模型進行模態分析所用的時間和CPU時間。通過CMS方法，在使用過程中顯著縮短了求解時間。
展開 Optistruct_模態、掃頻分析及后處理方法_step by step ￥5
A．模態：
a．固定點：建立load collector取名spc（make current）- Analysis-constraints-選中固定點-選取load type：SPC，固定6個自由度（放入spc組里）；
b．建立模態分析的頻率范圍or定出前幾階，采用蘭索士算法：建立load collector取名eigrl（make current）-card image：EIGRL-card edit-V2(設置頻率范圍最大值eg：200Hz)，V1為最小頻率（不設置也可以，其他默認）；
c．建立模態分析步（load step）：Analysis-loadsteps-取名modal，type選擇normal modes（正則模態）-選取spc，點擊=選中上步中建立的spc(固定點)；選擇METHOD(STRUCT)，點擊=選中上步建立的eigrl（蘭索士算法及模態分析頻率范圍）；
d．輸出（控制卡片）：Analysis-control cards-選擇GLOBAL_OUTPUT_REQUEST選卡，選中輸出H3D格式文件，位移、應力；再以同樣的方式選中PARAM選卡，作如圖設置（很關鍵，否則結果無法輸出）；
展開 基于模態頻率下單位動載荷原點動剛度及加速度導納(IPI)分析-01 ￥15
因此車身各個安裝點的動剛度對車內振動和噪聲有著巨大的影響，對動剛度進行分析和優化具有十分重要的工程意義。高的接附點動剛度提升了安裝點動剛度和安裝點隔振襯套的剛度比，同時增加了安裝點對發動機、路面激勵的隔振作用。（摘要引用于百度文庫“車身接附點動剛度的研究”）
模型信息：
IPI(Input Point Inertance)分析是在一定頻率范圍內通過在加載點施加單位力作為輸入激勵，同時將該點作為響應點，測得該點在對應頻率范圍內的加速度導納。
上式又可寫為：
前處理：Hypermesh 14.0
求解器：Optistruct
后處理：Hypergraph 14.0
減震器左連接接觸附點
結果信息：
加速度原點導納（IPI）
原點動剛度（Kd）
本案例僅提供模型文件結果文件及相關指導，凡購買的朋友針對本案例仿真實現上有什么疑問可以私信。
展開 基于模態頻率下單位動載荷原點動剛度及加速度導納(IPI)分析-02 ￥65
因此車身各個安裝點的動剛度對車內振動和噪聲有著巨大的影響，對動剛度進行分析和優化具有十分重要的工程意義。高的接附點動剛度提升了安裝點動剛度和安裝點隔振襯套的剛度比，同時增加了安裝點對發動機、路面激勵的隔振作用。
IPI(Input Point Inertance)分析是在一定頻率范圍內通過在加載點施加單位力作為輸入激勵，同時將該點作為響應點，測得該點在對應頻率范圍內的加速度導納。
上式又可寫為：
前處理：Hypermesh 14.0
求解器：Optistruct
后處理：Hypergraph 14.0
需要計算IPI與原點動剛度的位置主要包括以下幾點：
動力總成（懸置）連接點(x, y, z三個方向)；
排氣系統掛鉤連接點(x, y, z三個方向)；
傳動軸系支撐點(x, y, z三個方向)；
底盤阻尼器連接點(x, y, z三個方向)；
底盤彈簧連接點(x, y, z三個方向)；
底盤搖臂連接點(x, y, z三個方向)；
冷卻模塊與車身連接點(x, y, z三個方向)；
等等。
本案例以減震器左連接接觸附點Z向為例，其它接觸附點、其它方向（X/Y）依次類推，1KN/mm、10KN/mm、100KN/mm目標剛度曲線，掃頻范圍0-200Hz。
結果信息：
加速度原點導納（IPI）
原點動剛度（Kd）
本案例僅提供模型文件結果文件及相關指導，凡購買的朋友針對本案例仿真實現上有什么疑問可以私信。
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