有關(guān)模態(tài)分析

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1、1）自由和約束模態(tài)分析只是邊界條件不同的兩種模態(tài)分析而已；2）在實際丁.程w題屮，由和約朿兩種邊界條件均廣泛存在，如飛機、火箭、異彈等為a由邊界條件，而機床架、高層建筑等為約朿邊界。3）解決丄程問題的最終有限元模型分析應(yīng)與丄程實際的邊界條件相M（或句近似）！如飛機用自由模態(tài)分析K動力學(xué)穩(wěn)定問題，以便確定飛行品質(zhì)。機床架用約來模態(tài)分析其動響應(yīng)問題。4）但有限元枚型不是憑空而來的，更不是一經(jīng)建立便與實標(biāo)結(jié)構(gòu)固有特性相吻合，它必須是建立在結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)試驗數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上的。其模型修改過程的模態(tài)分析方式應(yīng)與試驗邊

2、各界條件相吻合或近似。5）結(jié)構(gòu)的模態(tài)是與結(jié)構(gòu)木身的特性和約束杏關(guān)的，至于需要求解自由模態(tài)還是約來模態(tài)，完全取決于工作的需要，模態(tài)分析時的約束方式應(yīng)與實際工作條件下一致，當(dāng)然，如果工作時結(jié)構(gòu)沒有約朿，如飛機、火箭等，則需要進行自由模態(tài)分析。6）在進行自由模態(tài)分析時，吋能會得出前幾階固冇頻率為0,這些為0的固冇頻率為剛體模態(tài)。7）自山模態(tài)和約束模態(tài)不能被汄為是“帶約束的模態(tài)是自山模態(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)fi冇關(guān)，與約束無關(guān)，自由模態(tài)和約朿模態(tài)并沒冇什么誰包含誰的概念。8）自山模態(tài)

3、和工作模態(tài)的作用完全-?祥，都用于結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析，自山模態(tài)分析的對象主要是無約束的結(jié)構(gòu)，如火箭、飛機等；約束模態(tài)分析的對象是有約束的結(jié)構(gòu)。需要糾正的是“自由模態(tài)分析在于了解你設(shè)汁的結(jié)構(gòu)自身的一些同科特性，而約束模態(tài)分析是你這個結(jié)構(gòu)用于工程時實際的約束邊界”這句話是錯誤的！對于一些結(jié)構(gòu)系統(tǒng)實驗或計算很難模擬實際A由狀態(tài)，那么不得不增加的約束也是盡量的對實際狀態(tài)產(chǎn)生較小的影響。比如飛機、火箭等本來就是自由狀態(tài)的，采用子結(jié)構(gòu)實驗時通常是需耍人為的增加約束邊界，模擬時當(dāng)然也需耍加。如果試驗頻率和分析模型頻率接近，是

4、不是分析模型就正確？你有對比過模態(tài)振型叫？這非常重要，需要討論。這是另一個經(jīng)常讓人們浞淆的領(lǐng)域。多數(shù)吋候，人們開發(fā)有限元模型，并希塑開發(fā)出來的模型是介適的。經(jīng)常，進行實驗?zāi)B(tài)測試的唯一目的是為了檢驗杏限元模型的準(zhǔn)確性。開發(fā)出來的有限元模型有許多假設(shè)，涉及到許多方面的問題：一怎樣建立結(jié)構(gòu)模型；一使用的材料屬性是多少；一連接和接觸是怎樣建模的；...這樣的清單舉不勝舉。這是因為有限元模型是一種近似，它是一種建模工具。我們使用這種建模去確保特定應(yīng)川的設(shè)計足合理的。模型包含許多的近似，可能這A近似對人多數(shù)設(shè)計足合理

5、的。幸運的足，在設(shè)計屮，我們建立的安全系數(shù)和極限應(yīng)力和其他標(biāo)準(zhǔn)來彌補模型屮我們不知道的或不理解的因素。許多時候，模型中會應(yīng)用“懲罰因子”或“壓倒性因子”，這是因為我們不能確保我們使用的材料屬性是正確的。W為制造過程屮或種制造技術(shù)可能會對結(jié)構(gòu)強加某種載荷，以至于降低了結(jié)構(gòu)的常規(guī)厲性等。有限元模型是?-?種近似。我們使用有限元模型進行仿真計算，以便在我們設(shè)計的結(jié)構(gòu)屮逑立“舒適因素”，增人我們對設(shè)計的信心。但結(jié)果是我們建立的科限元模型無論如何也不完美。我們總是充滿希望地去做系統(tǒng)合理的近似，試閣捋到合理的動力學(xué)特征

6、，但經(jīng)常祚開發(fā)模型過程中忘記近似。比如，每個人建立的模型都非常復(fù)雜，侖吋復(fù)雜程度足關(guān)注的焦點，這種焦點可能受到，他人的指示。但冇些時候簡單的問題，比如楊氏模S和材料密度，將作為可能來源的錯誤的叉鍵，而這些經(jīng)常卻被人們視而不見。很多時候，沒有人會稱g測試結(jié)構(gòu)，以確認(rèn)仿真模艱的重景足否與實際重暈、致。楊氏模暈總足使川眾所周知的仉，卻沒打考慮足否發(fā)生了變化和應(yīng)該怎么去檢査它。經(jīng)常CAD模型會直接用作生成有限7C模型的幾何，卻沒有考慮實際的幾何，實際幾何足怎么影響實際的頻率和振型的。一個非常熏要的例子足有限元模型中

7、平板的平整度。有限元模型屮可能會存按平而來建模的平而，但實際上平而存在彎曲，這將對整個頻率預(yù)測科強烈的影響。閣1給出了一些結(jié)果，這些平板迕模型中是按平衙來進行建模的，但實際上存在彎曲，從結(jié)果上看，存在的彎曲變動對確定頻率和振型起到了非常明顯的影響。圖1“假設(shè)”為平面的平板的幾何失真結(jié)果迕這個例了中，行限元模型的頻率跟測試得到的大多數(shù)頻率都匹配卜.了，但是模態(tài)振型一點也不相關(guān)，因此頻率匹配并不意味著有限元模態(tài)就正確了。?個總是引起問題的特別難點就是何時實驗?zāi)B(tài)測試使用夾具邊界或者內(nèi)置邊界。有限元模型可界易預(yù)測

8、火具邊界或者內(nèi)置邊界，似實驗?zāi)B(tài)測試卻很難完成這?點，似人員總試圖這樣做。齊開發(fā)了一個帶新纖維的s合材料平板模型，該a合材料平板模那的動力學(xué)特征受到了質(zhì)疑。測試這個平板時，設(shè)置了岡定裝置試圖去達(dá)到內(nèi)置邊界條件，即使淸楚地知道這個邊界條件是很難實現(xiàn)的。不幸的是，分析團隊使毎個人都平信固定裝置是完傘勝任的。他們十分有把握的聲稱鬧定裝置是“剛性的”、“剛度足夠的”、“完全能勝任模擬用于測試的內(nèi)置邊界條件”?，F(xiàn)在唯一要說