M6-模态叠加课件

1、M6-1模态叠加模态叠加M6-2第一节：定义模态叠加第一节：定义模态叠加第二节：学习如何使用模态叠加的方法第二节：学习如何使用模态叠加的方法第三节：模态叠加实例第三节：模态叠加实例M6-3模态叠加是用于瞬态分析和谐分析的一种求解技术模态叠加是将从模态叠加是用于瞬态分析和谐分析的一种求解技术模态叠加是将从模态分析中得到各个振型分别乘以系数后叠加起来以计算动力学响模态分析中得到各个振型分别乘以系数后叠加起来以计算动力学响应应它是一个用来求解线性动力学问题的快速、有效的方法它是一个用来求解线性动力学问题的快速、有效的方法另一种可选用的方法是直接积分方法，这种方法需要较多的时间下另一种可选用的方法是直

2、接积分方法，这种方法需要较多的时间下面来比较这两种方法面来比较这两种方法M6-4模态叠加法模态叠加法+运动方程是去耦的运动方程是去耦的,求解速度很快求解速度很快+当仅需少量模态来描述响应时有效当仅需少量模态来描述响应时有效 需要模态解中的特征向量需要模态解中的特征向量只用于线性分析只用于线性分析,不能有非线性性质不能有非线性性质决定要使用多少个模态是比较困难的决定要使用多少个模态是比较困难的,很很少几个模态可能得到良好的位移结果少几个模态可能得到良好的位移结果,但但只能得到很差的应力结果只能得到很差的应力结果直接积分法直接积分法完全耦合的运动方程完全耦合的运动方程,求解很费时间求解很费时间+对

3、大多数问题都有效对大多数问题都有效 不需要特征向量然而大多数动力分析是不需要特征向量然而大多数动力分析是从模态求解开始的从模态求解开始的+在瞬态分析中允许有非线性性质在瞬态分析中允许有非线性性质+决定积分时间步长决定积分时间步长 D Dt比决定要叠加的模比决定要叠加的模态个数更为容易态个数更为容易M6-5五个主要步骤：五个主要步骤：建模建模获得模态解获得模态解转换成谐分析和瞬态分析转换成谐分析和瞬态分析加载并求解加载并求解查看结果查看结果M6-6模型模型与模态分析所考虑的问题相同与模态分析所考虑的问题相同只能用线性单元和材料只能用线性单元和材料 忽略各种非线性性质忽略各种非线性性质注意密度注意

4、密度! 此外此外,若有与材料相关的阻尼若有与材料相关的阻尼,必须在这一步中定义必须在这一步中定义参见第一章中建模要考虑的问题参见第一章中建模要考虑的问题M6-7/PREP7ET，.MP，EX，.MP，DENS，! 建立几何模型建立几何模型! 划分网格划分网格M6-83 建模建模获得模态解获得模态解与模态分析步骤相同与模态分析步骤相同有少量差别有少量差别,将在后面讨论将在后面讨论M6-9提取模型：提取模型： 只有只有 Block Lanczos法法, 子空间法子空间法, 或缩减法是有效的方法或缩减法是有效的方法 提取可能对动力学响应有影响的所有模态提取可能对动力学响应有影响的所有模态 模态扩展在

5、查看模态振型时是必要的模态扩展在查看模态振型时是必要的,但在进行模态叠加求解时但在进行模态叠加求解时并不需要并不需要典型命令：典型命令：/SOLUANTYPE,MODAL,NEWMODOPT,MXPAND,M6-10载荷和约束条件：载荷和约束条件： 在这一步中必须施加所有的位移约束在这一步中必须施加所有的位移约束,位移约束值只能为零位移约束值只能为零,非零值是不非零值是不允许的允许的 如果谐分析和瞬态分析中要施加单元载荷（如压力温度和加速度等）如果谐分析和瞬态分析中要施加单元载荷（如压力温度和加速度等）时时,它们必须在这一步中定义它们必须在这一步中定义 求解器忽略模态求解中求解器忽略模态求解中

6、的载荷的载荷,但是将载荷向量但是将载荷向量写入写入 . mode文件文件M6-11DK,! 或或 D 或或 DSYMDL,DA,SFL,! 或或 SF 或或 SFESFA,BFK,! 或或 BF 或或 BFEBFL,BFA,BFV,SOLVEM6-123 建模建模3 获得模态解获得模态解进行谐分析或瞬态分析进行谐分析或瞬态分析退出并重新进入求解器退出并重新进入求解器新分析：谐分析或瞬态分析新分析：谐分析或瞬态分析分析选项：分析选项： 下面讨论下面讨论阻尼：下面讨论阻尼：下面讨论典型命令：典型命令：FINISH/SOLUANTYPE,HARMIC ! 或或ANTYPE,TRANSM6-13分析选

7、项分析选项 除以下几点外均类同于完全谐分析或瞬态分析：除以下几点外均类同于完全谐分析或瞬态分析： 模态叠加法模态叠加法 用于求解的最大模态序号用于求解的最大模态序号,缺省值为扩展的最高模态序号缺省值为扩展的最高模态序号 最低模态序号最低模态序号,缺省值为缺省值为1对于谐分析还有下列选项：对于谐分析还有下列选项： 求解的聚类选项用以形成平滑的响应曲线求解的聚类选项用以形成平滑的响应曲线 用于打印每个频率的模态模态参与量的选项用于打印每个频率的模态模态参与量的选项 M6-14谐响应分析典型命令：谐响应分析典型命令：HROPT,MSUP,HROUT,LUMPM,瞬态应分析典型命令瞬态应分析典型命令：

8、TRNOPT,MSUP,M6-15阻尼阻尼大多数情况下应该规定某种形式的阻尼大多数情况下应该规定某种形式的阻尼对模态叠加可有四种形式：对模态叠加可有四种形式： Alpha （质量）质量） 阻尼阻尼 Beta （刚度）刚度） 阻尼阻尼 均依赖整体和材料均依赖整体和材料 恒定阻尼比恒定阻尼比 依赖于频率的阻尼比依赖于频率的阻尼比 （模态阻尼）（模态阻尼）典型命令：典型命令：ALPHAD,BETAD,! 或或MP,DAMP,DMPRAT,MDAMP,M6-163 建模建模3 获得模态解获得模态解3 转换成谐分析和瞬态分析转换成谐分析和瞬态分析施加载荷并求解施加载荷并求解只能施加力和加速度载荷，不能施

9、加位移载荷只能施加力和加速度载荷，不能施加位移载荷来自模态分析的载荷矢量来自模态分析的载荷矢量 （后面讨论）（后面讨论）在瞬态分析中用于初始静态求解的条件在瞬态分析中用于初始静态求解的条件 （后面讨论（后面讨论）在整个瞬态分析中的积分时间步长是恒定的在整个瞬态分析中的积分时间步长是恒定的开始求解计算开始求解计算 （SOLVE）M6-17谐响应载荷定义命令：谐响应载荷定义命令：FK, ! 或或 FACEL,LVSCALE,HARFRQ,! 谐响应频率范围谐响应频率范围NSUBST,! 在频率范围内的求解数目在频率范围内的求解数目KBC,1 ! 典型的阶梯载荷典型的阶梯载荷M6-18载荷矢量载荷矢

10、量在模态叠加分析中，载荷矢量是施在模态叠加分析中，载荷矢量是施加单元载荷（压力、加速度和温度加单元载荷（压力、加速度和温度）的一种方法）的一种方法 它是根据模态分析所规定的载荷由它是根据模态分析所规定的载荷由模态求解计算出来的模态求解计算出来的施加载荷矢量时可以带有比例因子施加载荷矢量时可以带有比例因子 （缺省值为（缺省值为 10）M6-19瞬态分析中的初始静态解瞬态分析中的初始静态解在模态叠加法瞬态分析中的初始静态解（时间在模态叠加法瞬态分析中的初始静态解（时间=0）通常是一个静态）通常是一个静态解（使用波前求解器）解（使用波前求解器）对大模型需花很长的时间和磁盘空间对大模型需花很长的时间和

11、磁盘空间为了避免发生这种情况（并且得到为了避免发生这种情况（并且得到 Ut=0 = 0）, 在时间步在时间步 = 0时不时不要施加任何载荷要施加任何载荷M6-20瞬态载荷定义命令瞬态载荷定义命令：DELTIM,! 积分时间步长积分时间步长(整个瞬态过程为常数整个瞬态过程为常数)TIME,0!在零时刻求解在零时刻求解! 仅当做非零静力求解时才定义载荷仅当做非零静力求解时才定义载荷FK,! 或或 F,ACEL,LVSCALE,SOLVE! 瞬态求解瞬态求解*DIM,! 载荷载荷-时间数组可以表示力或载荷矢量时间数组可以表示力或载荷矢量! 定义载荷数组定义载荷数组! 终点时间和输出控制终点时间和输出

12、控制TIME,OUTRES, ! 输出控制输出控制M6-21求解求解与全瞬态分析和谐分析步骤相同与全瞬态分析和谐分析步骤相同在求解过程中仅计算出位移结果（没有应力和反作用力），位移结在求解过程中仅计算出位移结果（没有应力和反作用力），位移结果被写入：果被写入：jobnamerdsp 瞬态分析瞬态分析jobnamerfrq 谐分析谐分析下一步是察看结果下一步是察看结果典型命令：典型命令：SOLVEFINISHM6-223 建模建模3 获得模态获得模态3 转换成谐分析或瞬态分析转换成谐分析或瞬态分析3 施加载荷并求解施加载荷并求解察看结果，有如下三步：察看结果，有如下三步：察看位移解的结果察看位移

13、解的结果扩展位移解扩展位移解察看扩展了的解结果察看扩展了的解结果M6-23察看位移结果察看位移结果进入进入POST26, 时间时间历程后处理器历程后处理器首先确定结果文件首先确定结果文件 - jobnamerdsp 或或jobnamerfrqTimeHist Postpro Settings File 或文件命令或文件命令对模型上的特殊点定义位移变量，然后得出位移对时间（或频率）曲线图对模型上的特殊点定义位移变量，然后得出位移对时间（或频率）曲线图使用图和表来确定各临界时使用图和表来确定各临界时间点（或频率和相角）间点（或频率和相角）M6-24/POST26 ! 时间历程后处理时间历程后处理F

14、ILE,rfrq ! 或或 FILE,rdspNSOL, ! 定义变量定义变量PLVAR, ! 绘制变量曲线绘制变量曲线PRVAR, ! 列表显式变量列表显式变量EXTREM, ! 列表显式极值列表显式极值FINISHM6-25扩展位移解扩展位移解在这个过程中，导出数据（应力、反作用力等等）可根据初级数据在这个过程中，导出数据（应力、反作用力等等）可根据初级数据（位移解）计算而得如果采用的是缩减法，则扩展指的是根据对一（位移解）计算而得如果采用的是缩减法，则扩展指的是根据对一组主自由度的计算结果计算出对全部自由度的结果组主自由度的计算结果计算出对全部自由度的结果有如下三步：有如下三步：1 进入

15、求解器，并激活扩展项进入求解器，并激活扩展项 Solution Expansion Pass 或或 EXPASS , ON 典型命令：典型命令：/SOLUEXPASS,ONM6-262 规定被扩展的解或解的范围对于谐分析，记住要规定相角或者要求规定被扩展的解或解的范围对于谐分析，记住要规定相角或者要求扩展实部和虚部两部分（这些结果然后可以采用扩展实部和虚部两部分（这些结果然后可以采用 HRCPLX 命令在命令在POST1 中组合）中组合） Solution Expansion Pass 3开始扩展位移解开始扩展位移解 Solution -Solve-Current LS 或或SOLVE 结果写

16、入结果写入 . rst文件中文件中 （jobnamerst），）， 并且能够用通用后处理并且能够用通用后处理器器 POST1来查看来查看典型命令：典型命令：HREXP,! 扩展的相位角扩展的相位角（仅对于谐响应分析仅对于谐响应分析）EXPSOL,! 扩展一个单个解扩展一个单个解! 或或 NUMEXP, 扩展一定范围解扩展一定范围解SOLVEM6-27观察扩展解观察扩展解使用通用后处理器使用通用后处理器POST1步骤与完全瞬态和谐分析相同步骤与完全瞬态和谐分析相同 从结果文件中读入所需要的结果组，然后画出变形的形状以及应从结果文件中读入所需要的结果组，然后画出变形的形状以及应力等值图等等力等值图等等 对谐分析如果选择扩展实部和虚部两者，使用对谐分析如果选择扩展实部和虚部两者，使用HRCPLX 命令在命令在特定的相角下对两者进行组合（如果选择在特定的相角下扩展位特定的相角下对两者进行组合（如果选择在特定的相角下扩展位移解，就不需要这样做）移解，就不需要这样做）M6-28/POST1 ! 进入通用后处理器进入通用后处理器SET,LIST ! 列表显式结果一览表列表显式结果一览表SET, ! 读入向要的结果序列读入向要的结果序列HRCPLX, ! 合并实部和虚部合并实部和虚部 对于谐响应分析对于谐响应分析,! 仅当仅当 扩展过程中选择