第八章频率响应分析 8.1概述 1)计算震荡激励的响应 2)激励在频域中显式定义,在每频率点作用力已知 3)计算的响应通常包括节点位移、单元力和应力 4)计算的响应为复数、由大小、相位定义 5)频率响应分析分为直接法、模态法。 8.2直接频率响应法 1)动力学方程 o)M+ioB+K]{u()}={P()} 2)在MATi卡中 PARAMG和GE不形成阻尼矩阵、而形成复刚度矩阵 K=(1+iGK+i∑Gk EE 其中, K global stiffness matrix G overall structural damping coefficient (PARAM,G) e = element stiffness matrix E element structural damping coefficient (GE on MATi entry) 与瞬态响应对应有 TRANS =B+W,Tr 2 G ∑ EE 8.3模态频率响应法 1)转化为模态坐标中,求解解耦的单自由度系统得 k 2)求解该方程比直接法更快 3)如无阻尼或仅有模态阻尼( TABDMP1定义),方程才能解耦;否则,如果出现非模态 阻尼(ⅥsC,DAMP定义),使用低效率得直接频响法(对小的模态坐标矩阵)
第八章 频率响应分析 8．1 概 述 1) 计算震荡激励的响应 2) 激励在频域中显式定义，在每频率点作用力已知 3) 计算的响应通常包括节点位移、单元力和应力 4) 计算的响应为复数、由大小、相位定义 5) 频率响应分析分为直接法、模态法。 8．2 直接频率响应法 1）动力学方程 2）在MATi卡中PARAM,G和GE 不形成阻尼矩阵、而形成复刚度矩阵 其中， 与瞬态响应对应有 8.3 模态频率响应法 1） 转化为模态坐标中，求解解耦的单自由度系统得 2）求解该方程比直接法更快 3）如无阻尼或仅有模态阻尼（TABDMP1 定义），方程才能解耦；否则，如果出现非模态 阻尼（VISC,DAMP 定义），使用低效率得直接频响法（对小的模态坐标矩阵）
84激励的确定 1)定义为频率的函数 2)MSC/ NASTRAN中的几种定义 RLOAD1:用实部和虚部定义频变载荷 RLOAD2:用大小和相位定义频变载荷 LSEQ:用静态载荷产生动态载荷 3)用 DLOAD数据集卡组合频变力 4) RLOADi卡由 DLOAD情况控制卡选择 841 RLOAD1卡片 1)定义如下频变载荷 {P}={AC(+0ne.2m 2)格式 Format ID DAREA DELAY DPHA Example RLOAD Field Contents DAREA Identification number of the DAREA entry set that defines A.(integer > o DELAY Identification number of the DELAY entry set that defines t.(Integer 2 0) DPHASE Identification number of the DPHASE entry set that defines e.(Integer 20 Set identification number of the TABleDi entry that gives c(). See Remark 2.(Integer 2 0) Set identification number of the TABLEDi entry that gives D(f). See Remark 2.(Integer 20) 3)由 DLOAD=S|D选取 8.4.2RL0AD2卡片 1)定义如下频变载荷 P(0}={4B(new+2r 2)格式 RLOAD2 SID DAREA DELAY DPHASETB TP Example LOAD2
8.4 激励的确定 1） 定义为频率的函数 2） MSC/NASTRAN 中的几种定义 • RLOAD1: 用实部和虚部定义频变载荷 • RLOAD2 ：用大小和相位定义频变载荷 • LSEQ ：用静态载荷产生动态载荷 3） 用 DLOAD数据集卡组合频变力 4） RLOADi卡由DLOAD 情况控制卡选择 8.4.1 RLOAD1卡片 1) 定义如下频变载荷 2) 格式 3) 由DLOAD=SID.选取 8.4.2 RLOAD2卡片 1) 定义如下频变载荷 2） 格式
Field Contents Set identification number.(Integer >0) DAREA Identification number of the DAREA entry set that defines A. (integer >0) DELAY Identification number of the DELAY entry set that defines t. (Integer 2 0) DPHASE Identification number of the DPHASE entry set that defines e in degrees.(Integer 20) Set identification number of the TABLEDi entry that gives B(n. (Integer 2 0) Set identification number of the TABLEDi entry that gives o(f) in degrees. (Integer 2 0) 3)由 DLOAD=SD选取 8.4.3FREQ卡片 1)选择频率步长大小 2)FREQ卡片定义离散激励频率 3)FREQ1定义fs,频率增量、增量数目 4)FREQ2定义fsk,fem对数间隔数 5)FREQ3定义F1,F2和在二者间线性或对数插值数目(基于朝两端点或中心) 6)FREQ4指定一个共振频率、一个等效的间隔频率数(在激励频率内) 7)FREQ5指定一个频率范围和频率范围内的固有频率的分数 8)FREQ3,FREQ4,FREQ5仅对模态法有效 9) FREQi数据卡由 FREQUENCY=SID情况控制卡选取 10)所有 FrEDi数据卡用相同的ID 11)FREQ,FREQ1,FREQ2,FREQ3,FREQ4和FREQ5卡可以在同一分析中使用 8.4.3.1FREQ卡 1)定义频率响应分析中的频率集 2)格式 Format: FREO 79213256288312 Set identification number. (Integer>0 Frequency value in units of cycles per unit time.(Real 20.0 3)由情况控制卡 FREQUENCY=SD选取
3) 由DLOAD=SID.选取 8.4.3 FREQ卡片 1) 选择频率步长大小 2) FREQ卡片定义离散激励频率 3) FREQ1 定义fSTART, 频率增量、增量数目 4) FREQ2定义fSTART, fend对数间隔数 5) FREQ3 定义F1, F2和在二者间线性或对数插值数目（基于朝两端点或中心） 6) FREQ4 指定一个共振频率、一个等效的间隔频率数（在激励频率内） 7) FREQ5 指定一个频率范围和频率范围内的固有频率的分数 8) FREQ3, FREQ4, FREQ5 仅对模态法有效 9) FREQi 数据卡由FREQUENCY =SID情况控制卡选取 10) 所有FREQi数据卡用相同的ID 11) FREQ, FREQ1, FREQ2, FREQ3, FREQ4和FREQ5 卡可以在同一分析中使用 8.4.3.1 FREQ卡 1) 定义频率响应分析中的频率集 2) 格式 3) 由情况控制卡FREQUENCY = SID.选取
8.4.3.2FREQ1卡 1)定义频率响应问题中频率集:通过开始频率、频率增量、增量数目 2)格式 3 4 FREQT FREO1 6290513 Field Contents SID Set identification number.(Integer >0) F First frequency set.(Real 20.0) Frequency increment. (Real >0.O) NDF Number of frequency increments. (Integer >0: Default = 1) 3)由情况控制卡 FREQUENCY=SD选取 nit ti 84.3.3FREQ2 1)定义频率响应问题中频率集,通过开始频率、结束频率、对数增量数目 Fe FRE SID F1F2 Exa FREQ26 10806 Field Contents First frequency.(Real>0.0) Frequency increment.(Real >0.0, F2>F1) Number of logarithmic intervals. (Integer >0: Default= 1) 3)由情况控制卡 FREQUENCY=SD选取 )单位: cycles per unit time 5) f;=F (-1)d d=(NE).In(F2/F1)and i=1, 2,.,(NF+1)
8.4.3.2 FREQ1卡 1) 定义频率响应问题中频率集：通过开始频率、频率增量、增量数目 2) 格式 3) 由情况控制卡FREQUENCY = SID选取 4) fi = F1 + DF * (i - 1) 5) 单位：cycles per unit time. 8.4.3.3 FREQ2 1) 定义频率响应问题中频率集，通过开始频率、结束频率、对数增量数目 2) 格式 3) 由情况控制卡FREQUENCY = SID选取 4) 单位：cycles per unit time 5)
8334FREQ3卡 1)定义频率响应问题中频率集,通过指定两模态频率间的激励频率数 2)格式 FREQ3 SID TYP °E NEF LUSTER FREO3 20.0200.0 LINEAR Contents Set identification number. (Integer >O) Lower bound of modal frequency range in cycles per unit time. (Real >0.0) Upper bound of modal frequency range in cycles per unit time.( RealoO, F2 2F1, Default=F1) TYPE LINEAR or LOG. Specifies linear or logarithmic interpolation between frequencies. Character Default="LINEAR") NEF Number of excitation frequencies within each subrange including the end The first subrange is between F 1 and the first modal frequency within the bounds. Th nd subrange is between first and second modal frequencies between the bounds, The last subrange is between the last modal frequency within the bounds and F2. (Integer >1: Default= 10) CLUSTER Specifies clustering of the excitation frequency near the end points of the range. See Remark3 (Real >0.0: Default=1.0) 3)仅用于模态频率响应 4)由情况控制卡 FREQUENCY=SD选取 5)对各种 CLUSTER 个=12个+)+12个1ue,seN 其中, 1+ 2(k-1)/(NEF- 1)is a parametric coordinate between-1 and 1 varies from1 to NEF(k=1,2.……NEF) is the lower limit of the frequency subrange is the upper limit of the subrange s the k-th excitation frequency 个 is the frequency or the logarithm of the frequency, de pending on the value specified by TYPE 6))例子(F1=10F2=20NEF=11, TYPE=LINEAR)
8.3.3.4 FREQ3卡 1) 定义频率响应问题中频率集，通过指定两模态频率间的激励频率数 2) 格式 3) 仅用于模态频率响应 4) 由情况控制卡FREQUENCY = SID选取 5) 对各种CLUSTER 其中， 6)) 例子（F1=10,F2=20,NEF=11,TYPE=LINEAR）
Table 1. CLUSTER Usage Example CLUSTER Excitation c=0.25c=0.50c=1.0|c=20c=4.0 Number Excitation Frequencies in Hertz 10.00 10.0 10.0 10.00 10.00 12.95 11.8 11.0 10.53 10.27 13.2 11.13 0.4 14.87 14.2 11.84 11.02 14.99 14.8 14.0 12.76 11.66 5678 15.00 15.0 15.00 15.00 15.01 15.2 16.0 1724 18.34 15.13 15.8 17.0 18.16 18.98 15.65 16.8 18.0 1887 19.40 17.05 18.2 19.47 19.73 111.020.0020020.o20o0|20.00 833.5FREQ4卡 1)定义频率响应问题中频率集,通过指定范围内每阶固有频率附近激励频率数 1-FsPD)·fN (1+FSPD )-tN 2)格式 Format 2 5 6 8 FREQ4SID FSPD NFM Example: FREo4 6 20,0 200,0 0.30 21 Field Contents SID Set identfication number. (Integer > O) Lower bound of frequency range in cycles per unit time.(Real 20.0, Default=0. 0) Upper bound of frequency range in cycles per unit time.(RealoO, F22F1 Default=1.0E20) FSPD Frequency spread, +/ the fractional amount specified for each mode which occurs un the frequency range F1 to F2.(1.0> Real >0.0: Default=0. 10) NFM Number of evenly spaced frequencies per spread"mode, (Integer >0: Default = 3: If NFM is even. NFM+1 will be used
8.3.3.5 FREQ4卡 1) 定义频率响应问题中频率集，通过指定范围内每阶固有频率附近激励频率数 2) 格式
3)仅用于模态频率响应 4)由情况控制卡 FREQUENCY=SD选取 8336FREQ5卡 1)定义频率响应问题中频率集,通过指定频率范围及该范围内的位置 2)格式 FR3 FR4 FR5 FREO 20.0 12 3)如fN1为F1和F间的固有频率,则 t=FR·N 4)仅用于模态频率响应 5)由情况控制卡 FREQUENCY=SD选 85模态频率响应与直接频率响应比较 Modal Direct Small Model Large Model Few Excitation Frequencies Many Excitation Frequencies 注:“X"表可用 8.6SoRT1和SoRT2输出 1)SORT1输出每一激励频率点 2)SORT2输出给定节点、单元的结果 Transient Response Frequency Response Direct Modal Direct Modal Default 2 Deformed Plot Requests XY Plot Requests 2 2
3) 仅用于模态频率响应 4) 由情况控制卡FREQUENCY = SID选取 8.3.3.6 FREQ5卡 1) 定义频率响应问题中频率集，通过指定频率范围及该范围内的位置 2) 格式 3) 如f N1为F1和F2间的固有频率，则 4) 仅用于模态频率响应 5) 由情况控制卡FREQUENCY = SID选 8.5 模态频率响应与直接频率响应比较 注：“X”表可用 8.6 SORT1和SORT2输出 1) SORT1输出每一激励频率点 2) SORT2输出给定节点、单元的结果
87频率响应求解控制 871执行控制 soL (for required input see below) Method Structured Solution Sequences Direct 108 Modal 111 872情况控制 DLOAD (both-required) LOADSET (both-optional METHOD (modal -required) SDAMPING (modal -optional) FREQUENCY (oth-required 873数据模型集 ASETOMIT (both-optional) EIGRL or EIGr(modal -required) FREQ (both- required RLOADI (both· required LSEQ both- optional DAREA (both-required") DELAY both- optional DPHASE both- optional) TABDMP1 (modal -optional) DLOAD (both-optional) 874输出控制 1)结点结果输出 ACCELERATION DISPLACEMENT(or VECTOR) OLOAD SACCELERATION SDISPLACEMENT SVELOCITY SVECTOR SPCFORCES VELOCITY MPCFORCE
8.7 频率响应求解控制 8.7.1 执行控制 8.7.2 情况控制 8.7.3 数据模型集 8.7.4 输出控制 1）结点结果输出
2)单元输出结果 ELSTRESS or STRESS) ELFORCE (or FORCE) STRAIN 其它 OFREQUENCY(control solution output frequencies) 88频变弹簧和阻尼器 (1)弹簧刚度和阻尼器阻尼系数为频变函数 (2) CBUSH定义一般弹簧、阻尼连接 3) PBUSH定义名义上的弹簧、阻尼连接 (4) PBUSHT定义变频弹簧、阻尼器的值 8.8.1 CBUSH卡片 1)定义广义弹簧阻尼器结构单元,可为非线性或频变 2)格式 CBUSH Example 1: Noncoincident grid points. CBUSH Example 2: GB not specitied CBUSH Example 3: Coincident grid points (GA= GB) CBUS Example 4: Noncoincident grid points with fields 6 through 9 blank and a spring-dampor offset CBUSH39 Field Contents Element identification number. (Integer>0) Property identification number of a PBUSH entry. (Integer0: Default=EID) Grid point identification number of connections points. See Remark 6.(Integer >O) Components of orintation vector&, from GA, in the displacement coordinate system at GA.(Real) Altemate method to supply vector t using grid point GO. Direction of t is from ga to GO. t is then transferred to End A. See Remark 3. (Integer >o CID Element coordinate system identification. A0 means the basic coord inate system. If CID is blank, then the elment coordinate system is determined from Go or Xi. See Figure 1 and Remark 3. ( Integer 20 or blank
2）单元输出结果 3）其 它 8.8 频变弹簧和阻尼器 (1) 弹簧刚度和阻尼器阻尼系数为频变函数 (2) CBUSH定义一般弹簧、阻尼连接 (3) PBUSH定义名义上的弹簧、阻尼连接 (4) PBUSHT定义变频弹簧、阻尼器的值 8.8.1 CBUSH 卡 片 1） 定义广义弹簧-阻尼器结构单元，可为非线性或频变 2） 格式
Location of spring damper. See Figure 2. (0.0 Real s 1.0: Default=0.5) Coordinate system identification of spring-damper offset. See Remark 9.(Integer 201 Default=-1 which means element coordinate system) S1, S2, S3 Components of spring-damper offset in the OCiD coordinate system if OCID>0. See Figure 2 and Remark 9. (Real) elem (S1, S2, S)OcID (1-S)" Elem Figure 2. Definition of Offset S1, S2, S3 Figure 1. CBUSH Element 882 PBUSH卡片 1)定义广义弹簧阻尼器结构单元性质 2)格式 5 PBUSH PID "K" K1K2 K3 K4 K5 K6 "B"B1B2B3 B4B5B6 "GE"GE1 RCV Example 1: Stiffness and structural damping are specified PBUSH 35 K435 24 3.1 006 003 RCV. 33 Example 2: Damping force per unit velocity are specified
8.8.2 PBUSH卡片 1）定义广义弹簧-阻尼器结构单元性质 2）格式