大话CAE | （七）CAE在模态分析中的应用【转发】

2017-06-01  by:CAE仿真在线  来源:互联网

上篇谈到的是CAE在结构静力学中的应用。所谓静力学,是相对于动力学问题而言。而所谓动力学,是说,结构的加速度效应不可忽略,此时,结构的惯性开始起作用。动力学问题通常有以下几类:模态分析,谐响应分析,瞬态动力学分析,谱分析和PSD分析。本篇列举一个模态分析的例子。

我们都知道,一个结构是有固有频率的,当外界激励的频率与结构的固有频率保持一致时,结构会出现共振。这是一种一般性的认识。实际上,一个结构的固有频率并不只有一个,而是有无限多。这些频率是一系列离散的值,有较低的频率,也有较高的频率。通常我们所关心的主要是前面6阶左右的低阶频率。当外界激励与这些离散的低阶频率一致时,结构就会共振。一旦共振,结构的应力会大大增加,可能会出现断裂。

模态分析的目的,就是考察一个结构的固有频率,以及与每一阶频率所对应的振型。所谓振型,是指当此阶固有频率被激发时,结构上各个点所产生位移的相对值。对应不同的固有频率,振型是不一样的。下面考察一个例子,该例子来自于板壳力学。一个圆周固支的圆板,要求其固有频率及固有振型。

使用ANSYS进行模态分析,得到的前三阶固有频率如下

可以知道,其前三阶固有频率分别是213.39,854.01,1959.7HZ。当外界激励达等于这几个值时,板就会发生共振。

对于第一阶频率,其振型如下

第二阶频率的振型如下

第三阶频率的振型如下

上述三张图片分别说明了,当不同的固有频率被激发时,板上的各点振动幅值的相对大小。

——宋博士

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