机械模态分析研究现状综述报告-王宇-2015-4-16DOC.doc

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1、机械模态分析研究现状综述报告姓名：王宇班级：研1402学号：2014020071目录1机械模态分析方法综述[1]31数值模态分析与试验模态分析现状及局限性31.数值模态分析32.试验模态分析32工作模态43模态分析发展现状及趋势[2]52ANSYS模态分析[3]63模态分析实例（ANSYS）74总结101机械模态分析方法综述[1]1数值模态分析与试验模态分析现状及局限性模态分析过程如果是由有限元计算的方法取得的,则称为数值模态分析;如果通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数,称为试验模态分析。

2、两种方法各有利弊,目前的发展趋势是把有限元方法和试验模态分析技术有机地结合起来,取长补短,相得益彰。利用试验模态分析结果检验、补充和修正原始有限元动力模型;利用修正后的有限元模型计算结构的动力特性和响应,进行结构的优化设计。1.数值模态分析数值模态分析主要采用有限元法,它是将弹性结构离散化为有限数量的具体质量、弹性特性单元后,在计算机上作数学运算的理论计算方法。它的优点是可以在结构设计之初,根据有限元分析结果,便预知产品的动态性能,可以在产品试制出来之前预估振动、噪声的强度和其他动态问题,并可改变结构形状以消除或

3、抑制这些问题。2.试验模态分析试验模态分析是模态分析中最常用的,它与有限元分析技术一起成为解决现代复杂结构动力学问题的两大支柱。利用试验模态分析研究系统动态性能是一种更经济、更有实效的方法。传统的试验模态分析方法是建立在系统输入/输出数据均已知的基础上,利用激励和响应的完整信息进行参数识别。传统的模态分析方法已经在桥梁、汽车和航空航天工程等几乎所有和结构动态分析有关的领域中得到广泛应用,数值模态分析与试验模态分析的方法在理论上已经趋于完善,然而这些方法在具体应用时还是存在局限性。2工作模态工作模态分析的理论和思想

4、的提出早在20世纪70年代初期就已开始。工作模态的主要手段都是基于响应信号的时域参数辨识技术。工作模态分析常称为环境激励下的模态分析、只有输出或激励未知条件下的模态分析,正是近年来模态分析领域发展活跃,新理论、新技术的应用层出不穷的一个研究方向,被视为对传统试验模态分析方法的创新和扩展。工作模态分析的优点是:仅需测试振动响应数据,由于这些数据直接来源于结构实际所经受的振动工作环境,因而识别结果更符合实际情况和边界条件;无需对输入激励进行测试,节省了测试费用;利用实时响应数据进行模态参数识别,其结果能够直接应用于结

5、构的在线健康监测和损伤诊断。因此工作模态试验技术使试验模态分析,由传统的主要针对静止结构被扩展到处于现场运行状态的结构,不仅可以实现对那些无法测得载荷的工程结构进行所谓在线模态分析,而且利用实际工作状态下的响应数据识别的模态参数,能更加准确地反映结构的实际动态特性,已经在桥梁、建筑、机械领域取得实质性的进展。3模态分析发展现状及趋势[2]尽管我国在模态分析领域里的研究工作起步较晚，但发展迅速。在理论与方法研究上已接近国际先进水平，在工程应用方面模态分析已渗透到我国各个工程领域，并取得了不少成就。模态分析技术发展到

6、今天已趋成熟，特别是线性模态理论方面的研究已日臻完善，但在工程应用方面仍有工作可做。首先是提高模态分析的精度，扩大应用范围。增加模态分析的信息量是提高分析精度的关键，目前提出的一种激光扫描方法是大增加测点数的有效方法，测点数目的增加随之而来的是增大数据采集与分析系统的容量及提高分析处理速度，在测试方法、数据采集与分析方面也有不少工作可做。对复杂结构空间模态的测量分析、频响函数的耦合、高频模态检测、抗噪声干扰等方面的研究沿需进一步开展。非线性是模态分析的一个重要发展趋势，最近已逐步形成了非线性模态动力学。关于非线性

7、模态的正交性、解耦性、稳定性、模态的分叉、渗透等问题是当前研究的重点。在非线性建模理论与参数辨识方面的研究工作亦是当今研究的热点。非线性系统物理参数的识别、载荷识别方面的研究亦已开始。展望未来，模态分析与试验技术仍将以新的速度、新的内容不断向前发展。2ANSYS模态分析[3]ANSYS软件是美国Swanson公司推出的融结构、流体、电磁、热、声学为一体的大型通用有限元分析软件,与其他大型有限元分析软件相比,其最突出的特点是友好的程序—用户界面,完整强大的图形交互能力,从而极大地方便了用户的操作.它拥有丰富的单元库

8、和材料库,用户可以根据具体的分析对象选取合理的剖分单元及材料特性,除此之外,用户还可以自定义材料特性,以满足特殊情况的需要.ANSYS能够高效的求解各种复杂结构的静力、动力、振动、线性和非线性、模态分析、谐波响应分析、断裂力学等问题.它具有完善的前后处理模块和强大的数据接口,因而是计算机辅助工程(CAE)、工程数值分析和仿真的有效工具.ANSYS环境下的模态分析是一个线性