基于 Ansys Mechanical 的模态分析

在本课程中，我们介绍了如何进行最基本的线性动力学分析类型之一，模态分析。我们讨论了预应力效应，以及如何使用模拟来获得更深入的设计，基于模态分析结果。让我们总结一下关键点：

如何进行模态分析：

• 参与因子在某些方向上表现出最突出的模式，这些模式将被该方向上的力激发。
• 有效质量可用于确认已提取足够的模态用于进一步分析，如谐波、反应谱或随机振动。

如何进行预应力模态分析：

• 由于应力刚化，零件中产生的应力改变了其整体刚度。正因如此，零件中的应力会改变其模态频率。
• 预应力模态分析用于计算具有固有应力的结构的模态特性。
• 进行基本的静态或瞬态分析来计算应力。
• 在此基础上利用线性摄动技术进行了模态分析。
• 基础分析可以是线性的，也可以是非线性的，但模态分析本质上是线性的。

如何使用模拟改变设计的频率：

• 应变能密度输出有助于提供关于结构行为和设计的洞见，即在哪里添加材料以增加刚度或在哪里去除材料以减少质量。
• 因此，模态分析结果虽然是相对的，但在我们进行更昂贵的下游动态模拟之前，它能很好地提供有关系统动态响应的信息。
• 在产品开发过程的早期阶段，模态分析可以作为一种快速改进设计的方法。

如何在模态分析中评价刚体模态：

• 如果刚体模态在模型中是出乎意料的和不希望的，则表明缺乏约束。
• 在自由-自由模态分析中，刚体模态是期望的，其中模型是无约束的。
• 在接地校核过程中，需要考虑刚体模态。非零频率的刚体模态表明系统存在人为的内部约束，应予以消除。
• 当分析系统是否存在任何接地时，当约束被暂时抑制时，通常期望其具有刚体模态。如果在这种情况下不存在刚体模态，通常建议使用相应的接触定义对模型进行验证。
• 对于刚体模态不理想的情况，最好能保证系统包含足够的边界条件和适当的接触设置。