#ansys動(dòng)力學(xué)分析之模態(tài)

1、關(guān)鍵字 : ANSYS 動(dòng)力學(xué)分析 安ANSYS動(dòng)力學(xué)分析指南 （ 連載一 發(fā)表時(shí)間： 2007-7-25 作者 : 安世亞太 世亞太 模態(tài)分析1.4.2 人工選擇主自由度的準(zhǔn)則選擇主自由度是縮減法分析中很重要的一步?？s減質(zhì)量矩陣的精度 求解精 確）將取決于主自由度 的位置和數(shù)目。對(duì)于給定的問(wèn)題，可以選擇多種不同的 主自由度集，在所多種情形下都可以得到能夠接受的結(jié)果。用命令 M和 MGEN來(lái)選擇主自由度，也可用 TOTAL命令讓程序在求解過(guò)程中選 擇主自由度。建議兩 種方式兼用：自己選擇少量主自由度，同時(shí)讓 ANSYS程序 選擇一些自由度。這樣，程序?qū)浹a(bǔ)那些可能被遺漏的模態(tài)。面是選擇主自由度

2、的基本準(zhǔn)則：主自由度的總數(shù)至少應(yīng)是感興趣的模態(tài)數(shù)的兩倍。把預(yù)計(jì)結(jié)構(gòu)或部件要振動(dòng)的方向選為主自由度。例如對(duì)于平板問(wèn)題，應(yīng)至少在法向上選擇幾個(gè)主自由度 見(jiàn)圖 1a）。如果在 一個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)會(huì)引起 另一個(gè)方向上的大運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)在兩個(gè)方向上都選擇主 自由度 見(jiàn)圖 1b）。圖 1a）平板可能有的法向主自由度b）X 方向運(yùn)動(dòng)引起 Y方向運(yùn)動(dòng)在相對(duì)較大的質(zhì)量或較大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量但相對(duì)較低剛度的位置選擇主自由度見(jiàn)圖 2）。凸肩或“松散”連 接的結(jié)構(gòu)是這種位置的實(shí)例。相反地，不要選擇質(zhì) 量相對(duì)較小或有較高剛度 如靠近約束處的自由度 DOF）的位置作為主自由 度。/ 18圖2 應(yīng)選擇主自由度的位置： a）大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 b

3、）大質(zhì)量如果最關(guān)注的是彎曲模態(tài)，則可以忽略轉(zhuǎn)動(dòng)和“拉伸”自由度。如果要選的自由度屬于一個(gè)耦合約束集，則只須選中耦合集中第一個(gè)首要的）自由度。在施加力或非零位移的位置選擇主自由度。對(duì)于軸對(duì)稱殼模型 SHELL51或 SHELL61），選擇模型中的平行于或接近平 行于中心線部分的所有節(jié)點(diǎn) 的全局 UX自由度為主自由度，這樣就可以避免主 自由度間的振蕩運(yùn)動(dòng) 見(jiàn)圖 3）。如果運(yùn)動(dòng)基本上是平行于中心線，這條建議可以放寬。對(duì)于 MODE 2的軸對(duì)稱周期單元，應(yīng)將其 UX、UZ自由度都選擇為主 自由度。圖 3 在軸對(duì)稱殼模型中選擇主自由度檢查主自由度集的有效性的最好方法是用兩倍 或一半）數(shù)目的主自由度再次

4、進(jìn)行分析然后比較結(jié)果。 另一種方法是觀察在模態(tài)分析解中輸出的縮減質(zhì)量分 布?？s減質(zhì)量最起碼在運(yùn)動(dòng)的主要方向上的分量應(yīng)該占 結(jié)構(gòu)整個(gè)質(zhì)量的 10% 15%。1.4.3 程序選擇主自由度的要點(diǎn)如果讓 ANSYS程序選擇主自由度 命令 TOTAL），選出的主自由度的分布將 取決于求解時(shí)單元被處理的 順序。例如，程序?qū)磫卧菑淖蟮接疫€是從右到 左被處理的而選擇出不同的主自由度集。然而，這種差異通 常在結(jié)果中只會(huì)產(chǎn) 生無(wú)關(guān)緊要的差別。對(duì)于有統(tǒng)一的大小和特征的網(wǎng)格 如平板），主自由度通常不會(huì)是統(tǒng)一的。在 這種情況下，應(yīng)當(dāng)用命令 M 和 MGEN人為地指定一些主自由度。在質(zhì)量分布不/ 18 規(guī)則的結(jié)構(gòu)中也

5、應(yīng)做同樣的處理，因?yàn)槌绦蜻x出的主自由度 可能集中在高質(zhì)量 區(qū)。1.5 模態(tài)分析 過(guò)程模態(tài)分析過(guò)程由四個(gè)主要步驟組成：建模；加載及求解；擴(kuò)展模態(tài)；觀察結(jié)果 。下面分別展開(kāi)進(jìn)行詳細(xì)討論：1.6 建模主要完成下列工作：首先指定工作名和分析標(biāo)題，然后在前處理器 PREP）7 中定義單元類型、 單元實(shí)常數(shù)、材料性質(zhì)以及幾何模型。 ANSYS的建模和網(wǎng) 格指南中對(duì)這些工作有更詳細(xì)的說(shuō)明。 注意以下兩點(diǎn)：在模態(tài)分析中只有線性行為是有效的。如果指定了非線性單元，它們將被 當(dāng)作是線性的。例如 ，如果分析中包含了接觸單元，則系統(tǒng)取其初始狀態(tài)的剛 度值并且不再改變此剛度值。材料性質(zhì)可以是線性的，各向同性的或正交各向

6、異性的，恒定的或和溫度 相關(guān)的。在模態(tài)分析 中必須指定楊氏模量 EX或某種形式的剛度）和密度 DENS或Solution/ 181.7.2 指定分析類型和分析選項(xiàng)ANSYS提供的用于模態(tài)分析的選項(xiàng)如下表所示，表中的每一個(gè)選項(xiàng)都將在隨 后詳細(xì)解釋。分析類型和分析選項(xiàng)選項(xiàng)New AnalysisAnalysis Type:ModalMode ExtractionMethodNumber of Modes to ExtractNo. Of Modes to ExpandMass MatrixFormulationPrestress EffectsCalculation命令A(yù)NTYPE M ainai

7、nNewMODOPTMainANTYPEMODOPTMMXPANLUMPMPSTRESGUI 選擇途徑MenuSolution-AnalysisNew AnalysisMenuSolution-AnalysisAnalysis ModalMenuSolutionAnalysisainainainainMenuSolutionAnalysisMenuSolutionAnalysisMenuSolutionAnalysisMenuSolutionAnalysisTypeTypeOptionsOptionsOptionsOptionsOptions注意選擇模態(tài)分析時(shí)，求解菜單將顯示與模態(tài)分析相關(guān)的菜

8、單項(xiàng)。求解菜 單有兩種可 能的狀態(tài)“簡(jiǎn)潔式 abridged )”或者“展開(kāi)式 ，就從求界菜單中選擇展開(kāi)式菜單項(xiàng)展開(kāi)求解設(shè)置項(xiàng)。詳情參見(jiàn)ANSYS基本分析 指南 使用展開(kāi)式求解菜單。注意在單點(diǎn)響應(yīng)譜分析 SPOPT,SPR)S和動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)分析方法 SPOPT,DDA)M中， 模態(tài)擴(kuò)展可以放在譜分析之后按 MXPAND命令設(shè)置的重要 性因子 SIGNIF 值有選擇地進(jìn)行。如果準(zhǔn)備在譜分析之后進(jìn)行模態(tài)擴(kuò)展，請(qǐng)?jiān)谀?態(tài)分析選項(xiàng) MODOP)T對(duì)話框中的設(shè)置模態(tài)擴(kuò)展的選項(xiàng) MXPAN)D處選 NO。1.7.2.1 選項(xiàng)： New Analysis ：選擇新分析。注意在模態(tài)分析中 Restart 重啟動(dòng)

9、)是無(wú)效的。如果需要施加不同的邊界 條件，則須做一次新的分析或采用的第 3 章中描述的 Partial Solution 部分求解)方法。1.7.2.2 選項(xiàng)：分析類型： ModalANTYPE/ 18指定分析類型為模態(tài)分析。1.7.2.3 選項(xiàng)： Modal Extraction MethodMODOPT指定提取模態(tài)的方法，選擇 7 種提取方法中的一種。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，選用 分塊 Lanczos 法、子空間法、 PowerDynamics法或縮減法。非對(duì)稱法、阻尼法和 QR阻尼法適于特殊應(yīng)用。一旦選用某種模態(tài)提取方法， ANSYS程序自動(dòng)選擇對(duì)應(yīng) 的求解器。注意非對(duì)稱法、阻尼法和 QR阻尼法

10、在 ANSYS/Professional 產(chǎn)品中無(wú)效。1.7.2.4 選項(xiàng)： Number of Modes to ExtractMODOPT除縮減法以外其他模態(tài)提取方法該選項(xiàng)都是必須設(shè)置的。對(duì)于非對(duì)稱法和阻 尼法，應(yīng)該應(yīng)當(dāng)提取比必要的階數(shù)更多的模態(tài)以降低丟失模態(tài)的可能性，但需要 花費(fèi)更長(zhǎng)的求解時(shí)間。1.7.2.5 選項(xiàng)： Number of Modes to ExpandMXPAND該選項(xiàng)只在采用縮減法、非對(duì)稱法和阻尼法時(shí)要求設(shè)置。如果想得到單元求 解結(jié)果，則不論采用何種模態(tài)提取方法都需要打開(kāi)“ Calcucate elem results ”項(xiàng)。在用單點(diǎn)響應(yīng)譜分析 SPOPT,SPR)S和

11、動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)分析方法 SPOPT,DDA)M中，模態(tài)擴(kuò)展可能要放在譜分析之后按命令 MXPAN設(shè)D 置的重要性 因子 SIGNIF 數(shù)值有選擇地進(jìn)行。如果要在譜分析后才進(jìn)行模態(tài)擴(kuò)展，則在模態(tài) 分析選項(xiàng) MODOP)T對(duì)話框的模態(tài)擴(kuò)展 EXPAN)D選項(xiàng)處選 NO。1.7.2.6 選項(xiàng)： Mass Matrix FormulationLUMPM該選項(xiàng)用于指定質(zhì)量矩陣計(jì)算方式：缺省的質(zhì)量矩陣 和單元類型有關(guān)，也 稱為一致質(zhì)量矩陣)和集中質(zhì)量陣。我們建議在大多數(shù)應(yīng)用中采用缺省一致質(zhì)量 矩陣。但對(duì)有些包含“薄膜”結(jié)構(gòu)的問(wèn)題，如細(xì)長(zhǎng)梁或非常薄的殼，采用集中質(zhì) 量矩陣近似經(jīng)?？僧a(chǎn)生較好的結(jié)果。另外，用集中質(zhì)

12、量陣時(shí)求解時(shí)間短，需要的 內(nèi)存少。CalculationPSTRES1.7.2.7 選項(xiàng)： Prestress Effects該選項(xiàng)用于確定是否考慮預(yù)應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)振型的影響。缺省分析過(guò)程不包括預(yù) 應(yīng)力效應(yīng)，即結(jié)構(gòu)是處于無(wú)應(yīng)力狀態(tài)。在分析中希望包含預(yù)應(yīng)力的影響，則必須 首先進(jìn)行靜力學(xué)或瞬態(tài)分析生成單元文件，參見(jiàn)“有預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析”。如果預(yù) 應(yīng)力效果選項(xiàng)是打開(kāi)的，同時(shí)要求當(dāng)前及隨后的求解過(guò)程中質(zhì)量矩陣LUMPM的設(shè)置應(yīng)和靜力分析中質(zhì)量矩陣的設(shè)置必須一致。注意在有預(yù)應(yīng)力的周期對(duì)稱單元如 PLANE25和 SHELL61上只可以加軸對(duì)稱 載荷。/ 181.7.2.8 其它模態(tài)分析選項(xiàng)完成了模態(tài)分析選項(xiàng)

13、Modal Analysis Option ）對(duì)話框中的選擇后，單 擊 OK，接著彈出一個(gè)對(duì)應(yīng)于于指定的模態(tài)提取方法的選項(xiàng)對(duì)話框，是以下選擇 域的組合：域： FREQ，B FREQE指定感興趣的模態(tài)頻率范圍。FREQB域指定第一頻移點(diǎn) 低頻）特征值收斂最快的點(diǎn)。在大多數(shù)情況下 不需要設(shè)置這個(gè)域，其缺省值為 -1 。域： PRMODE輸出的縮減模態(tài)數(shù)。設(shè)置此選項(xiàng)后，在輸出文件 Jobname.out ）中會(huì)列出所設(shè)置數(shù)目的縮減振 型。該選項(xiàng)只對(duì)縮減法有效。域： Nrmkey關(guān)于振型歸一化的設(shè)置。有兩種選擇：相對(duì)于質(zhì)量矩陣 M和單位化 I 。 如果在模態(tài)分析后進(jìn)行譜分析或模態(tài)疊加法分析，則應(yīng)該選擇

14、相對(duì)于質(zhì)量陣 M 進(jìn)行歸一化處理。為了在隨后得到各階模態(tài)的最大響應(yīng) 模態(tài)響應(yīng)），須用模態(tài) 系數(shù)去乘振型。實(shí)現(xiàn)的方法是用 *GET命令 在譜分析完成后）查到模態(tài)系數(shù)并在 SET命令中將模態(tài)系數(shù)用做比例因子。域： RIGID設(shè)置提取對(duì)已知有剛體運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行子空間迭代分析時(shí)的零頻振型。只適 用于 Subspace和 PowerDynamics法。域： SUBOPT指定多種子空間迭代選項(xiàng)。詳細(xì)情況參見(jiàn) 。只適用 于 Subspace 和 PowerDynamics法。域： CEkey指定處理約束方程的方法。可選用的方法： Direct elimination methodmethodmethod 精確

15、拉格朗日乘子法）。該 選項(xiàng)只適用于分塊 Lanczos 法。參見(jiàn)“循環(huán)對(duì)稱結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析”部分的表 8“CE處理法”。）/ 181.7.3 定義主自由度在模態(tài)分析中，有時(shí)需要指定主自由度，并且只適用于縮減法。主自由度 M自由度 DOF）指能描述結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性的“重要的”自由度。主自由度 DOF）選取的規(guī)則是選擇至少是感興趣的模態(tài)階數(shù)的一倍數(shù)目的主自由度 DOF）。建議用命令 M,MGEN根 據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特牲的了解定義盡可能多的 M自由度DOF），并用命令 TOTAL讓程序按照剛度 / 質(zhì)量比選取一些附加的主 自由度。用命令 MLIST可以列出已定義的 M自由度DOF），用命令 MDELE可

16、 以刪除無(wú)關(guān)的 M自由度 SolutionMaster DOFs-User Selected-Define1.7.4 在模型上加載荷在典型的模態(tài)分析中唯一有效的“載荷”是零位移約束。 如果在某個(gè)自由 度DOF）處指定了一個(gè)非零位移約束，程序?qū)⒁粤阄灰萍s束替代在該自由度 DOF）處的設(shè)置）?？梢允┘映灰萍s束之外的其它載荷，但它們將被忽略見(jiàn)下面的說(shuō)明）。在未加約束的方向上，程序?qū)⒔馑銊傮w運(yùn)動(dòng)零頻）以及高階 非零頻）自由體模態(tài)。下表給出了施加位移約束的命令。載荷可以加在實(shí)體模 型 點(diǎn)、線、面）上或加在有限元模型 點(diǎn)和單元）上。參見(jiàn) 第 2 章關(guān)于實(shí)體模型加載有限元加載的比較的探討。注意其它類型的載

17、荷力，壓力，溫度，加速度等可以在模態(tài)分析中 指定，但在模態(tài)提取時(shí)將被忽略。程序會(huì)計(jì)算出相應(yīng)于所加載荷的載荷向量， 并將這些向量寫(xiě)到振型文件 Jobname.MODE中以便在模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析或 瞬態(tài)分析中使用。模態(tài)分析中可施加的載荷載荷形式Displacement(UX,UY,約UZ,ROTX,ROTY,ROTZ 束GUI 途徑Main MenuSolution-Loads-Apply-Structural-Displacement在分析過(guò)程中，可以施加、刪除載荷或進(jìn)行載荷列表、載荷間運(yùn)算 1.7.4.1 用命令加載表列出了在模態(tài)分析中可以用來(lái)加載的命令。/ 18模態(tài)分析中的加載命令載荷形式

18、Displacement實(shí)體或 FE 模型 體模型 實(shí)體模型 實(shí)體模型 FE模型圖素關(guān)鍵點(diǎn)線面節(jié)點(diǎn)施加DKDLDAD列表 運(yùn)算 加載設(shè)置刪除DKDELED KLIST DTRAN DLDELED LLIST DTRANDADELED ALIST DTRAN DDELEDLIST DSCALED SYM,DCU1.7.4.2 利用 GUI 施加載荷所有的載荷操作 除了列表）均可通過(guò)一系列的下拉菜單選取。在求解菜單 中選取載荷操作類型 Apply 、Delete 等），然后選載荷類型 Displacement 、 Force 等），最后選取將施加載荷的對(duì)象 Solution-Loads-Apply

19、-Structural-DisplacementOn Lines 1.7.4.3 載荷列表可按如下 GUI途徑列表顯示施加的載荷：GUI: Utility MenuListLoadsload type1.7.5 指定載荷步選項(xiàng)模態(tài)分析中唯一可用的載荷步選項(xiàng)是阻尼選項(xiàng)，如下表所示載荷步選項(xiàng)選項(xiàng)命令阻尼 動(dòng)力學(xué)）選項(xiàng)Alpha 質(zhì)量）阻尼BetaSolution-Load ALPHADTime/FrequencDampingStepOpts-BETAD Main MenuSolution-LoadStepOpts-Time/Frequenc DampingMain MenuSolution-Loa

20、dDMPRATStepOpts-Time/Frequenc DampingMain MenuSolution-LoadStepOpts-GUI 途徑MP,DAMPO therChange Mat Props-Temp DependentPolynomial阻尼只在有阻尼的模態(tài)提取法中使用，在其它模態(tài)提取法中阻尼將被忽略。如果模態(tài)分析存在阻尼并指定阻尼模態(tài)提取方法，那么計(jì)算出的特征值將/ 18 是復(fù)數(shù)解。詳細(xì)內(nèi)容參見(jiàn)“模態(tài)提取法”介紹，同時(shí)請(qǐng)參閱“瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分 析”中關(guān)于阻尼的介紹。注意如果在模態(tài)分析后將進(jìn)行單點(diǎn)響應(yīng)譜分析，則在這樣的無(wú)阻尼模態(tài) 分析中可以指定阻尼。雖然阻尼并不影響特征值解，但它

21、將被用于計(jì)算每個(gè)模 態(tài)的有效阻尼比，此阻尼比將用于計(jì)算譜產(chǎn)生的響應(yīng)。參見(jiàn)“譜分析”中的討 論。1.7.6 參與系數(shù)表輸出參與系數(shù)表列表顯示提取的每個(gè)模態(tài)的參與系數(shù)、模態(tài)系數(shù)和質(zhì)量分布百 分?jǐn)?shù)。在總體直角坐標(biāo)系三個(gè)軸向和轉(zhuǎn)動(dòng)方向上，均假定施加單位位移譜激 勵(lì)，就計(jì)算出參與系數(shù)和模態(tài)系數(shù)。同時(shí)，列表顯示縮減質(zhì)量分布。當(dāng)使用實(shí) 特征值模取方法 如子空間法、分塊 Lanczos 法或 QR阻尼法）進(jìn)行模態(tài)分析 時(shí)，將計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)參與系數(shù)。注意你可以執(zhí)行 *GET命令獲取一個(gè)參與系數(shù)或模態(tài)系數(shù)。參與系數(shù)或模 態(tài)系數(shù)適用于在最后應(yīng)用的坐標(biāo)系 3D分析繞 Z 軸旋轉(zhuǎn)）方向上定義的激勵(lì) 假定為單位位移譜）。為了獲

22、取其他方向上的參與系數(shù)或模態(tài)系數(shù)，在指定方 向上 Solution-Solve-Current LS1.7.7.1 輸出求解輸出內(nèi)容主要是固有頻率，固有頻率被寫(xiě)到輸出文件Jobname.OUT及振型文件 Jobname.MODE中。輸出內(nèi)容中也可以包含縮減的振型和參與系數(shù)表，這 取決于對(duì)分析選項(xiàng)和輸出控制的設(shè)置。因?yàn)檎裥同F(xiàn)在還沒(méi)有被寫(xiě)到數(shù)據(jù)庫(kù)或結(jié) 果文件中，因此還不能對(duì)結(jié)果進(jìn)行后處理。要進(jìn)行后處理，則還需對(duì)模態(tài)進(jìn)行 擴(kuò)展后面將進(jìn)行解釋）。1.7.7.2 子空間 Subspace）模態(tài)提取法的輸出/ 18如果采用子空間模態(tài)提取法，那么在輸出內(nèi)容中可能會(huì)看到這樣的警告：“STURM number

23、= n should be m”， n 和 m是整數(shù)，表示某階模態(tài)被 漏掉了，或者第 m階和第 n 階模態(tài)的頻率相同而要求輸出的只有第 m階模態(tài)。你可以用下面的兩個(gè)方法來(lái)檢查被漏掉的模態(tài)：使用更多的迭代向量和改 變特征值提取法的漂移點(diǎn)數(shù)值。下面簡(jiǎn)要闡述這兩種方法 詳細(xì)內(nèi)容參見(jiàn) ）。 方法 1 ：使用更多的迭代向量為了使用更多的迭代向量，可以執(zhí)行命令 SUBOPT,NPA。DGUI方式則按下 列步驟進(jìn)行：選擇菜單路徑 Main MenuSolutionAnalysis Options ，彈出 Modal Analysis 對(duì)話框；選擇 SUBSPAC提E取法，指定提取的模態(tài)數(shù)目，然后單擊 OK按

24、鈕，彈出 Subspace Modal Analysis 對(duì)話框。改變 NPAD域的數(shù)值，然后單擊 OK按鈕。 方法 2 ：改變特征值提取法的漂移點(diǎn)數(shù)值為了改變特征值提取法的漂移點(diǎn)數(shù)值，可以執(zhí)行命令 MODOPT,FREQ。BGUI 方式則按下列步驟進(jìn)行：選擇菜單路徑 Main MenuSolutionAnalysis Options ，彈出 Modal Analysis 對(duì)話框；選擇 SUBSPAC提E取法，指定提取的模態(tài)數(shù)目，然后單擊 OK按鈕，彈出 Subspace Modal Analysis 對(duì)話框。改變 FREQB域的數(shù)值，然后單擊 OK按鈕。如果采用的是阻尼模態(tài)提取法，求得的特征

25、值和特征向量都是復(fù)數(shù)。特征 值的虛部代表固有頻率，實(shí)部是系統(tǒng)穩(wěn)定性的量度。如果采用的是QR阻尼模態(tài)提取法，求得的特征值是復(fù)數(shù)。但是，求得的實(shí)特征向量用于模態(tài)疊加法。1.7.8 退出求解器現(xiàn)在必須退出求解器。命令： FINISHGUI：關(guān)閉 Solution 菜單/ 181.8 擴(kuò)展模態(tài)從嚴(yán)格意義上講，“擴(kuò)展”這個(gè)詞意味著將縮減解擴(kuò)展到完整的自由度集 上?！翱s減解”常用主自由度表達(dá)。而在模態(tài)分析中，我們用“擴(kuò)展”這個(gè)詞 指將振型寫(xiě)入結(jié)果文件。也就是說(shuō)，“擴(kuò)展模態(tài)”不僅適用于縮減模態(tài)提取方 法得到的縮減振型，而且也適用于其它模態(tài)提取方法得到的完整振型。因此， 如果想在后處理器中察看振型，必須先擴(kuò)展

26、之 也就是將振型寫(xiě)入結(jié)果文件）。譜分析中同樣要求進(jìn)行模態(tài)擴(kuò)展。在單點(diǎn)響應(yīng)譜分析 SPOPT,SPR）S和動(dòng)力 學(xué)設(shè)計(jì)分析方法 SPOPT,DDA）M中，模態(tài)擴(kuò)展可以放在譜分析之后按命令 MXPAN中D 設(shè)置的閥值 SIGNIF有選擇地進(jìn)行。如要將模態(tài)擴(kuò)展放在譜分析之后 進(jìn)行，請(qǐng)?jiān)凇?Mode analysis options 模態(tài)分析選項(xiàng)）” MODOP）T對(duì)話框中 的“mode expansion 模態(tài)擴(kuò)展）”欄 MXPAN）D選 NO。模態(tài)疊加法不需要擴(kuò) 展模態(tài)。1.8.1 注意要點(diǎn)模態(tài)擴(kuò)展要求振型文件 Jobname.MOD、E 文件 Jobname.EMA、T Jobname.ESAV

27、、及 Jobname.TRISolution注意在擴(kuò)展處理前必須 Solution-AnalysisEXPASSE xpansionPassMain MenuSolution-Load ExpandMXPANMDain MenuSolution-LoadType-Step Opts-ModesStep Opts/ 18ExpansionExpansionPass Expand ModesStress Calc.Main MenuSolution-Load Step Opts On/OffMXPANEDxpansionPass Expand Modes選項(xiàng)： Expansion Pass On/

28、OffEXPASS選擇 ON打開(kāi)）。選項(xiàng)： Number of Modes to ExpandMXPAND,NMODE指定要擴(kuò)展的模態(tài)數(shù)。記?。褐挥薪?jīng)過(guò)擴(kuò)展的模態(tài)可在后處理器 中進(jìn)行觀察。缺省為不進(jìn)行模態(tài)擴(kuò)展。選項(xiàng)： Frequency Range for Expansion MXPAND,FREQB,FREQE 這是另一種控制要擴(kuò)展的模態(tài)數(shù)的方法。如果指定了一個(gè)頻率范 圍，那么只有該頻率范圍內(nèi)的模態(tài)會(huì)被擴(kuò)展。選項(xiàng)： Stress CalculationsOn/Off MXPAN，D Elcalc如果準(zhǔn)備在模態(tài)分析后進(jìn)行譜分析并對(duì)產(chǎn)生譜的應(yīng)力和力感興趣 則打開(kāi) ON）此選項(xiàng)。模態(tài)分析中的“應(yīng)力

29、”并不代表結(jié)構(gòu)中的實(shí)際應(yīng)力，而只 是給出一個(gè)各階模態(tài)之間相對(duì)的應(yīng)力分布的概念。缺省為不計(jì)算應(yīng)力。指定載荷步選項(xiàng)。模態(tài)擴(kuò)展處理中唯一有效的選項(xiàng)是輸出控制：Printed Output此選項(xiàng)用來(lái)設(shè)置在輸出文件 Jobname.OUT中包含所有的結(jié)果數(shù)據(jù) Solution-Load Step Opts-Output CtrlsSolu PrintoutDatabase and results file output此選項(xiàng)用來(lái)控制結(jié)果文件 Jobname.RST中包含的數(shù)據(jù)。 OUTRES中 的 FREQ域只可為 ALL或 NON；E 即要么輸出所有模態(tài)要么不輸出任何模態(tài)的數(shù) 據(jù)。比如，不可能輸出每隔

30、一階的模態(tài)信息。命令： OUTRESGUI：Main MenuSolution-Load Step Opts-OutputCtrlsDB/Results File/ 18開(kāi)始擴(kuò)展處理擴(kuò)展處理的輸出包括已擴(kuò)展的振型，而且還可以要求包含各階模態(tài)的相對(duì)應(yīng) 力分布。命令： SOLVEGUI：Main MenuSolutionGurrent LS如須擴(kuò)展另外的模態(tài) 如不同頻率范圍的模態(tài)）請(qǐng)重復(fù)步驟 2、3 和 4。 每一次擴(kuò)展處理在結(jié)果文件中存儲(chǔ)為單獨(dú)的載荷步。譜分析要求所有的擴(kuò)展模 態(tài)保存在一個(gè)載荷步中。在單點(diǎn)響應(yīng)譜分析 SPOPT,SPR）S和動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)分析方 法SPOPT,DDA）M中，模態(tài)擴(kuò)展可

31、以放在譜分析之后按命令 MXPAN中D 設(shè)置的重 要性因子 SIGNIF 值進(jìn)行。如要將模態(tài)擴(kuò)展放在譜分析之后進(jìn)行，請(qǐng)?jiān)凇?Mode analysis options 模態(tài)分析選項(xiàng)）” MODOP）T對(duì)話框中的“ mode expansion模態(tài)擴(kuò)展）”欄 MXPAN）D選 NO。離開(kāi) SOLUTIO，N 現(xiàn)在可以在后處理器中觀察結(jié)果了。命令： FINISHGUI：關(guān)閉 Solution 菜單注意擴(kuò)展處理在這里是做為一個(gè)單獨(dú)的階段。但如果在模態(tài)求解階段即 包含了 MXPAN命D 令，程序就將不僅解出特征值和特征向量，而且擴(kuò)展指定的 振型。1.9 觀察結(jié)果模態(tài)分析的結(jié)果 即模態(tài)擴(kuò)展處理的結(jié)果）被

32、寫(xiě)入到結(jié)構(gòu)分析結(jié)果文件 Jobname.RST中。分析結(jié)果包括：固有頻率擴(kuò)展振型相對(duì)應(yīng)力和力分布 如要求輸出了）?？梢栽?POST1 /POST1即普通后處理器中觀察模態(tài)分析的結(jié)果。模態(tài)分析 的一些常用后處理操作將在下面予以描述。關(guān)于后處理功能的完整描述參見(jiàn) 的第 4 章。1.9.1 注意要點(diǎn)/ 18如要在 POST1中觀察結(jié)果，則數(shù)據(jù)庫(kù)中必須包含和求解時(shí)相同的模型結(jié)果文件 Jobname.RST必須存在。1.9.2 觀察結(jié)果數(shù)據(jù)的過(guò)程：讀入合適子步的結(jié)果數(shù)據(jù)。每階模態(tài)在結(jié)果文件中被存為一個(gè)單獨(dú)的子 步。比如擴(kuò)展了 6 階模態(tài)，結(jié)果文件中將有由 6 個(gè)子步組成的一個(gè)載荷步。 命令： SET,S

33、BSTEPGUI：Main MenuGeneral Postproc-Read Results-substep執(zhí)行任何想做的 POST1操作。常用的模態(tài)分析 POST1操作如下：1.9.3 選項(xiàng)：列表顯示所有頻率用于列出所有已擴(kuò)展模態(tài)對(duì)應(yīng)的頻率。下面是一個(gè)該命令輸出結(jié)果的例子： *INDEX OF DATA SETS ON RESULTS FILE* SETTIME/FREQLOADS TEPSUBSTEPCUMULATIVE 122.973111240.476122378.0821334188.34144命令： SET,LISTGUI：Main MenuGeneral PostprocLis

34、t ResultsResults Summary1.9.4 選項(xiàng)：圖形顯示 變形命令： PLDISPGUI：Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsDeformed Shape/ 18用 PLDISP命令的 KUND域可設(shè)置將未變形形狀疊加在顯示結(jié)果中1.9.5 選項(xiàng)：列表顯示主自由度命令： MLIST,ALLGUI：Main MenuSolutionMaster DOFsList ALL注意如要用圖形方式顯示主自由度，請(qǐng)選擇繪制出模型中的節(jié)點(diǎn) PlotNodes或命令 NLIST）。1.9.6 選項(xiàng)：線單元結(jié)果命令： ETABLEGUI：Main MenuG

35、eneral PostprocElement TableDefine Table對(duì)線單元，象梁、桁條和管子，可以用 ETABLE命令獲得導(dǎo)出數(shù)據(jù) 應(yīng)力、應(yīng)變等）。結(jié)果數(shù)據(jù)通過(guò)一個(gè)標(biāo)識(shí)字和一個(gè) ETABLE命令中的順序號(hào)或 部件名組合起來(lái)加以區(qū)分。詳細(xì)內(nèi)容參見(jiàn) 對(duì)于 ETABLE的討論。1.9.7 選項(xiàng)：等值圖顯示 結(jié)果項(xiàng)命令： PLNSOL或 PLESOLGUI：Main MenuGeneral PostProcPlot Results-ContourPlot-Nodal Solu 或 Element Solu使用這些選項(xiàng)可繪制幾乎所有結(jié)果項(xiàng)的等值線圖，如應(yīng)力 SX，SY，SZ）、應(yīng)變 EPE

36、LX，EPELY，EPELZ）和位移 General PostprocElement TabePlot Element Table/ 18Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsContour Plot-LineElemRes注意命令 PLNSOL會(huì)對(duì)節(jié)點(diǎn)處的導(dǎo)出數(shù)據(jù)如應(yīng)力和應(yīng)變?nèi)∑骄怠＿@種平 均會(huì)導(dǎo)致在不同材料單元、不同的殼厚度、或其它不連續(xù)性出現(xiàn)處的節(jié)點(diǎn)上出 現(xiàn)“污損”值。為了避免出現(xiàn)這種污損效應(yīng)，在使用命令PLNSOL前應(yīng)該用選擇功能第 7 章所述的）先選中同種材料的單元， 同樣厚度的殼等。1.9.9 選項(xiàng)： 列表顯示結(jié)果項(xiàng)命令： PRNSOL節(jié)點(diǎn)結(jié)果

37、）PRESOL一個(gè)單元接一個(gè)單元的結(jié)果）PRRSOL反General PostprocList Resultssolution optionMain MenuGeneral PostprocList Results-Sorted Listing-SortNodes或 Sort Elems用 NSOPT和 ESORT命令可在列表之前對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行排序。1.9.10 其它功能許多其它的后處理功能如將結(jié)果映象到一個(gè)路徑上和載何工況 Load case）組合等，在 POST1中均可使用。詳情參見(jiàn) 。關(guān)于命令 ANTYP、E MODOP、TM、 TOTAL、EXPAS、S MXPAN、DSET及 PLDISP的 論述參見(jiàn) 。1.10 有預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析有預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析用于計(jì)算有預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的固有頻率和模態(tài)，如旋轉(zhuǎn)的渦 輪葉片的模態(tài)分析。除了首先要通過(guò)進(jìn)行靜力分析把預(yù)應(yīng)力加到結(jié)構(gòu)上外，有 預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析的過(guò)程和常規(guī)模態(tài)分析基本上一樣：1. 建模并獲取打開(kāi)預(yù)應(yīng)力效應(yīng) PSTRES,ON的靜力分析解。靜力分析中的 集中質(zhì)量矩陣的設(shè)置 LUMPM 必須與隨后的有預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析中的集中質(zhì)量矩 陣設(shè)置一致。“靜力學(xué)分析”中描述了