基于DMAP的模态综合方法与应用.pdf

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1、基于DMAP的模态综合方法与应用李光明，胡于进(华中科技大学机械科学与工程学院，湖北武汉430074)MethodandApplicationofModalSynthesisTheoryBasedonDMAPLIGuang—ming，HUYu—jin(SchoolofMechanicalScienceandEngineering，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，China)摘要：在模态综合技术基础上，研究了子结构之阵进行坐标变换以

2、实现模型降阶，通过将各子结构间的柔性连接处理，提出了一种基于DMAP的模态的模态矩阵(在非完备模态坐标系下)进行组装并消综合实现方法，开发了一个具有模态综合求解功能除非独立广义坐标，得到装配结构的运动方程。模的CAE系统，最后通过2个实例对所开发的系统进态综合方法可使用Matlab，intelMKL等工具实现，行了验证。结果表明，系统可以实现模态综合计算但若使该方法应用在工程实际中，则必须考虑到计功能，能够精确地获得装配结构的低阶模态频率。算的规模、效率、可靠性以及前后处理软件的数据交关键词：模态综合；

3、DMAP；柔性连接；子结构；换等问题。装配结构Nastran是著名的有限元软件，它具有可靠性中图分类号：TH113．1强和效率高等优点。Nastran提供二次开发语言文献标识码：ADMAP(直接矩阵提取程序)t63，其结构与Fortran文章编号：1001—2257(2012)05—0003—05类似。DMAP的主要功能有：修改Nastran内置的Abstract：Inthispaper，thebasictheoryofmo—求解序列或自定义求解序列；访问Nastran数据库dalsynthesisis

4、introduced．Theprocedureofhan—和调用外部程序。DMAP是在Nastran输入文件dlingtheflexibleconnectionbetweensubstructures的执行控制段内完成。isstudied．Arealizationmethodofmodalsynthesis模态综合计算会用到子结构有限元分析结果，basedonDMAPisraisedandaCAEsystemisde—包括计算过程中得到的结果数据和计算结束后输出veloped．Atlast，thesys

5、temisverifiedwithtwoex—的结果文件。使用DMAP实现模态综合计算可充amples．Theresultsshowthatthesystemcananal—分利用以上2种结果。对于其它商用有限元软件结ysisthelowerordermodalfrequenciesoftheas—果可以通过外部的数据格式转换程序将其转换成semblystructureaccurately．DMAP可用的格式，这样大大拓宽了实现程序的使Keywords：modalsynthesis；DMAP；flexi

6、ble用范围。实现程序与基于Nastran计算平台的其余connection；substructure；assemblystructure分析模块(如基于DMAP的模型修正模块)组成一个结构仿真优化系统。研究结果表明，基于DMAP的模态综合系统的0引言分析精度完全满足工程应用。自2O世纪60年代Hurty；和Gladwell[奠定1基本理论了模态综合技术的基础以来，经过多年的发展，该理模态综合法利用子结构的若干低阶主模态和约论现已非常成熟引，并在大型复杂结构的工程中束模态(固定界面法)构造的假设模态矩阵

7、，进行模得到广泛的应用。模态综合的基本思想是把一个大态坐标变换最终实现降阶。型的复杂结构按照结构特点分成若干子结构，以子1．1子结构运动方程的降阶结构的少量低阶模态矩阵为变换矩阵，对其结构矩首先，将整体结构根据最小耦合原则分成若干收稿日期；2011—11—21基金项目；中央高校基本科研业务费专项资金资助(2011QN126)子结构。第r个子结构的运动方程为：《机械与电子)／2o12(5)·3·于DMAPMr+Bru+K“一0(1)根据子结构的内部自由度和界面自由度对该矩运动方程做一次坐标变换来实现。若变

8、换矩阵为阵方程分块：[Mi[oo。+B弓+Kq===0(8)0(2)LKKJI。J分块阵矩阵中i和O表示内部自由度集和界面自由度集。构造子结构假设模态矩阵，并以该矩阵为变换矩阵对式(1)进行坐标变换，得到：“一(3)M+Br+Kp一0(4)一[p；：9](9)M一』，B一B，K一K上面的坐标变换减少了子结构的自由度数目，该过程为模态综合过程中的第一次坐标变换。同时此处用假设模态矩阵代替子结构的模态矩阵是模态综合方法产生误差的原因。固定界面法