《ANSYS模态分析》PPT课件

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1、结构模态分析以振动理论为基础，以模态参数为目标的分析方法研究系统物理参数模型、模态参数模型和非参数模型的关系，并通过一定手段确定这些系统模型的理论及其应用的一门学科理论模态分析以振动理论为基础，研究激励、系统、响应三者的关系。试验模态分析综合运用线性振动理论、动态测试技术、数字信号处理和参数识别等手段，进行系统识别的过程物理参数模型模态参数模型非参数模型物理参数模型模态参数模型非参数模型物理参数模型以质量、刚度、阻尼为特征参数的数学模型模态参数模型以模态频率、模态矢量（振型）和衰减系数为特征参数的数学模型和以模态质量、模态刚度、模态阻尼、模态矢量（留数）组成的

2、另一类模态参数模型非参数模型频响函数或传递函数、脉冲响应函数理论模态分析总而言之，模态分析方法就是以系统的各阶主振型所对应的模态坐标来代替物理坐标，使微分方程解耦，变成各个独立的微分方程，从而求出各阶模态参数，进而求出物理参数。理论上，获得了系统的各阶模态即可通过线性组合得出系统任意激励下的响应。一般，选取前几阶模态进行叠加即可达到足够的精度。有限元分析有限元分析利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而

3、成为行之有效的工程分析手段。有限元分析流程建立物理模型建立有限元模型有限元方程的形成和求解结果解释和显示修改计算参数修改有限元模型修改物理模型检查评定准则结束是否有限元模型建立原则模型误差单元形状误差边界条件误差离散误差几何离散误差物理离散误差计算误差结果误差保证计算精度单元划分设定准则单元细长比单元翘曲角四边单元最小内角四边单元最大内角三角单元最小内角三角单元最大内角雅可比值单元歪斜交小于10小于7度大于30度小于145度大于20度小于120度大于0.6小于60度控制模型规模删去车身中原有的小尺寸结构，如小孔、开口、或者由工艺压成的尺寸不大的筋和凸台，一些小

4、的圆角结构，将其简化成直角。轿车是封闭的承载式车身，包括承载的车体骨架结构和不以承载为目的的结构件。车身骨架结构由车体结构件及覆盖件焊接而成。主要承载零部件包括门槛、前后纵梁、顶盖、地板、A、B、C柱、轮罩、前后悬挂固定座、行李架等。而对于一些装饰件如汽车保险杠，用螺钉连接在白车身上的零部件如前翼子板，一些非焊接的小零件在建模中均不予考虑。有限元模型焊点处理轿车白车身主要覆盖件焊接而成，在建模过程中必须要处理焊点的处理方式。根据单个焊点的受力特性，在有限元模型中对焊点有多种模拟方法。单元类型承载类型网格疏密参数确定难易程度用于大量均布密及焊点用于单个焊点的精度

5、短梁拉压、弯、扭密不易较差较高块各种载荷较疏较易差高铰接位移约束较疏易较差较低扭转弹簧扭较疏不易较差较低拉伸弹簧拉较疏不易较差较低杆拉、压较疏不易较差较低节点耦合位移约束较疏易较好较低单层板（壳）弯、扭疏不易好低ANSYS中模态求解方法ANSYS中对模态分析方法一共有六种：子空间法（Subspace）、BlockLanczos法、动态能量法（PowerDynamics）、缩减法（Reduced）、非对称方法（Unsymmertic）、阻尼法（Damped)等。模态提取方法应用场合内存要求硬盘要求BlockLanczos系统默认，用于大型模型、提取多阶模态（40

6、阶以上）的场合，当模型由单元形状差的实体单元和壳单元组成时推荐使用，对由壳单元或实体和壳单元的组合模型中该方法表现良好，求解速度比Subspace方法快，内存要求比Subspace方法多近50%。中低Subspace用于大型模型，提取较多阶模态（接近40阶）的场合。当模型由单元形状好的实体单元和壳单元组成时推荐使用，内存有限时仍能表现良好。低高PowerDynamics用于大型模型，提取较少阶模态（接近20阶）的场合。对超过100000自由度模型的特征值的快速计算时推荐使用，对于粗略划分的模型，频率值只是近似的，当存在重复的固有频率时，可能会出现模态遗漏。高低

7、Reduced适用于小到中等规模的模型（小于10000自由度）的模态提取。通过选择合适的主自由度可以提取大型模型的较多阶模态（接近40阶），但频率值的精度取决于所选的主自由度。低低试验模态分析试验模态分析是理论模态分析的逆过程。首先，试验测得激励和响应的时间历程，运用数字信号处理技术求得频响函数（传递函数）或脉冲响应函数，得到系统的非参数模型。其次，运用参数识别方法，求得系统模态参数。最后，如有必要进一步确定系统的物理参数。因此试验模态分析是综合运用线性振动理论、动态测试技术、数字信号处理和参数识别等手段，进行系统辨识的过程。试验模态测试系统机构激励功放数据采

8、集系统分析系统传感器激励稳态正弦激励：