模态分析和谐响应分析的关系

renhao365

最近开始学ansys，对概念有一些疑惑，希望大家指教。模态分析关注的是，固有频率及其振型的关系；谐响应分析是确定一个结构在已知频率的正弦载荷作用下的响应。而模态分析是谐响应分析的基础和准备，模态分析和谐响应分析有什么关系？模态分析应该不只是为了避免共振吧！还有 模态分析中 得到的振型就是结构的实际位移吗？谢谢大家

min_830

谐响应分析可以采用模态分析的计算结果用于后续的共振研究

拉布索思

不是实际位移，是经过质量归一化后的位移，理论上无阻尼的情况下位移应该是无穷大的。

供参考：http://forum.simwe.com/forum.php?mod=viewthread&tid=990673

miaoshushu

模态分析的目的是：
产品设计之前预先避免可能引起的共振；有助于在其他动力分析中估算求解控制参数（如时间步长等），结构的振动特性决定了结构对各种动力荷载的响应情况，所以一般在准备进行其他动力分析之前最好要先进行模态分析。
谐响应分析是用于确定线性结构在承受随已知按照简谐规律变化的荷载是稳态响应的一种技术，谐响应有两种方法：完全法和模态叠加法

JACKCAE

多看看模态分析的书吧，我推荐一本，好像是是傅志方编写的。

iambadman

拉布索思 发表于 2011-10-11 18:41
不是实际位移，是经过质量归一化后的位移，理论上无阻尼的情况下位移应该是无穷大的。

供参考：http://for ...

看起来怪怪的~~

iambadman

iambadman 发表于 2011-10-12 09:17
看起来怪怪的~~

最近开始学ansys，对概念有一些疑惑，希望大家指教。模态分析关注的是，固有频率及其振型的关系；谐响应分析是确定一个结构在已知频率的正弦载荷作用下的响应。而模态分析是谐响应分析的基础和准备，模态分析和谐响应分析有什么关系？模态分析应该不只是为了避免共振吧！还有 模态分析中 得到的振型就是结构的实际位移吗？谢谢大家

================
模态分析和谐响应分析有什么关系
1）模态分析是描述结构的固有特性，谐振是描述在某个载荷下面的相应；
换个静态的例子就是前者是告诉你一个弹簧固有特性是5n/m。后者是你在弹簧上挂了一个东西后的结果弹簧的位移是多少，形状是多少。

2）模态分析应该不只是为了避免共振吧！
这个比较难说你这样说合适不合适，模态分析的你可以看成是为了便于你了解结构的“动态固有特性”。

3）还有 模态分析中 得到的振型就是结构的实际位移吗？
振型是矩阵解藕后的特征向量，特征值就是频率；这个是固有特性，有K和m决定的；给你一个错误的比喻就是1中的举例里 5就是特征值，特征向量就是你严重弹簧的这么一个方向（或者向量）；这个说法是不准确的，只是偏于理解。

哎，写好累。有些东西大致懂，但是要说还真是说不清楚。

iambadman

另外一个非常重要的话就是：

模态分析的本质是坐标变换。

再写细一点就是对k/m这个矩阵进行坐标变换就得到了特征值和特征向量。

再细就是对于一个结构，固有的矩阵有三个K,C,M，当不考虑C的时候（因为一般C对模态分析影响比较小），所以我们模态分析其实就是描述结构的固有方程MX“+kx=0，根据这个方程得到K/M这个重要的矩阵。

在路上218

受教了，谢谢！

拉布索思

iambadman 发表于 2011-10-12 09:17
看起来怪怪的~~

我确实是说的不严谨，“理论上无阻尼的情况下位移应该是无穷大的”确实是说响应，而不是模态分析。
我这么说只是想说明这不是真实的位移，只是振动的形式，这个位移是没有意义的。
而如果在真实的情况下，施加特定的激励形式，特定的频率，无阻尼情况，它的位移是会达到无穷大的，在谐响应里这个幅值是会趋向于无穷的。
当然，在上面的激励条件下，它的位移也不会一下子到无穷大，而是一个振动且发散的过程，锋值是按指数规律增长的。

另外，您觉得“质量归一化”“怪”吗？
质量归一化是因为特征向量算出来并不是一个确定的向量，它可以是（1，2，3），也可以是（2，4，6），所以计算时就要有个归一化标准，通常用的是质量归一化。
质量归一化的公式：http://forum.simwe.com/forum.php ... 673&pid=2463062

jaylvxuan

拉布索思 发表于 2011-10-13 20:11
我确实是说的不严谨，“理论上无阻尼的情况下位移应该是无穷大的”确实是说响应，而不是模态分析。
我这 ...

我再问一句 可不可这样理解 模态分析得到的是固有频率和振型 只是得到所分析物体的固有特性 而谐响应是施加了正弦变化的载荷下 得到在模态分析所得到的固有频率下物体的实际响应 比如某一点的位移 受力 这是实际的位移和所受到的力 不知这样理解对不对
请教一句 在谐响应分析下 是不是得到的频域曲线的峰值和模态分析的峰值基本是一一对应的 会不会在其他的不是模态分析得出的固有频率的频率激励出其他的峰值呢 比如齿轮传动的转频之类的 我想得到这些参数 用谐响应分析合适吗 还是应该用其他的模块来分析

拉布索思

jaylvxuan 发表于 2011-10-14 09:17
我再问一句 可不可这样理解 模态分析得到的是固有频率和振型 只是得到所分析物体的固有特性 而谐响应是施 ...

1. 大概可以这么理解。

2. 基本上是对应的，但在有阻尼的情况下，峰值对应的频率跟结构的固有频率是不一致的，不过在小阻尼比（实际情况一般是比较小的）的情况下，这个差别不大。
公式是：，阻尼比一般小于0.1，所以影响不大。

做谐响应的话，应该不会得到模态分析没有的固有频率，而通常是谐响应缺失了某些频率，这是因为施加的激励不能激出这个频率或者是选择的响应点是节点。
但是，如果是做实验的话，就有可能得到不是固有频率的峰值，这有可能是实验的误差。

什么转频之类，做模态分析或谐响应都行，但通常当然是用模态分析的，不太确定你问的是什么意思。

jaylvxuan

拉布索思 发表于 2011-10-14 12:08
1. 大概可以这么理解。

2. 基本上是对应的，但在有阻尼的情况下，峰值对应的频率跟结构的固有频率是不一 ...

不好意思 我后面的问题说的不太清楚 现在在做关于齿轮传动体方面的分析 老师让做一个分析 要得出一个频域曲线 这个曲线要包括齿轮的转频 固有频率 啮合频率 这些有关齿轮啮合的特性 那些频率已经用计算的方法得到 现在有同学在用实验方法找这些频率特性 我要做的是用ANSYS得到理论结果 用来验证实验结果 但老师让用谐响应分析 我分析了好久也得不出转动频率和啮合频率 最近查阅了大量论文才发现 谐响应和模态的关系是基本对应的 转频好像用谐响应分析不出来 我发现WORKBENCH里有一个RIGID DYNAMICS模块 但没用过 也不知道这个模块是干什么用的 我觉得想要得到转频和啮合频率 是不是应该用ADAMS那样的软件来分析 但不知WB里有没有类似于ADAMS那样的模块 望版主指点一下

拉布索思

jaylvxuan 发表于 2011-10-14 14:38
不好意思 我后面的问题说的不太清楚 现在在做关于齿轮传动体方面的分析 老师让做一个分析 要得出一个频域 ...

首先，用谐响应是没问题的。
你要对比实验结果的话还是清楚实验的条件是怎么样的。
建议可以的话就贴张图并说明一下设置（可以新开一个帖讨论）。

jaylvxuan

拉布索思 发表于 2011-10-14 16:57
首先，用谐响应是没问题的。
你要对比实验结果的话还是清楚实验的条件是怎么样的。
建议可以的话就贴张图 ...

我现在做的是风力发电机增速齿轮的分析 我们的实验数据都是直接爬到风机塔顶 在运转的风机齿轮箱体上放置传感器测的数据 实际上是齿轮传动体和箱体的整体振动信号 而我分析的只是齿轮传动体 不包括箱体 所以实验的条件并不完全和我分析的条件相同 而有些约束我也不太清楚应该怎么施加
另外我问一下 设置接触时 BONDED 和 FRICTIONAL 对频率的影响挺大吧 我设置FRICTIONAL 看变形图 为什么从动件不跟着主动件动呢 但设这BONDED就能动 但又觉得和实际不符合

在行星架上施加MOMENT 实际情况是行星架应该带动三个轴和齿轮一起运动 但变形图显示轴和齿轮根本不动 只是行星架自己在动 请教一下 这个约束应该怎样添加 谐响应里为什么不能添加Joint约束呢