ANSYS动力学分析指南 模态分析 第一章模态分析 §1.1模态分析的定义及其应用 模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性(固有频率和振型),即结构的固有频率和振 型,它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数。同时,也可以作为其它动力学分析问题的起点 例如瞬态动力学分析、谐响应分析和谱分析,其中模态分析也是进行谱分析或模态叠加法谐响应分 析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程。 ANSYS的模态分析可以对有预应力的结构进行模态分析和循环对称结构模态分析。前者有旋转 的涡轮叶片等的模态分析,后者则允许在建立一部分循环对称结构的模型来完成对整个结构的模态 分析。 ANSYS产品家族中的模态分析是一个线性分析。任何非线性特性,如塑性和接触(间隙)单元, 即使定义了也将被忽略。 ANSYS提供了七种模态提取方法,它们分别是子空间法、分块 Lanczos法 PowerDynamics法、缩减法、非对称法、阻尼法和QR阻尼法。阻尼法和QR阻尼法允许在结构中存 在阻尼。后面将详细介绍模态提取方法。 §1.2模态分析中用到的命令 模态分析使用所有其它分析类型相同的命令来建模和进行分析。同样,无论进行何种类型的分 析,均可从用户图形界面(GUI)上选择等效于命令的菜单选项来建模和求解问题 后面的“模态分析实例(命令流或批处理方式)”将给出进行该实例模态分析时要输入的命令(手 工或以批处理方式运行 ANSYS时)。而“模态分析实例(GUI方式)”则给出了以从 ANSYS GU 中选择菜单选项方式进行同一实例分析的步骤。(要想了解如何使用命令和GUI选项建模,请参阅 << ANSYS建模与网格指南>)。< ANSYS命令参考手册>>中有更详细的按字母顺序列出的 ANSYS 命令说明。 §1.3模态提取方法 典型的无阻尼模态分析求解的基本方程是经典的特征值问题 K{o,}=aM{} 其中: [K]=刚度矩阵, }=第i阶模态的振型向量(特征向量) O2=第i阶模态的固有频率(ao2是特征值) 质量矩阵 有许多数值方法可用于求解上面的方程。 ANSYS提供了7种方法模态提取方法,下面分别进行 讨论。 第1页