（探讨）ansys在进行模态分析时，对整个机械系统的处理方法？

zkuihua · 发表于 2006-9-1 10:50

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如果利用ansys中的模态分析，对一个包含几个实体的机械系统进行分析，不同实体之间的接触面该如何处理，因为在ansys中的模态分析不支持非线性。请版内同仁发表自己的观点！

kkkttt · 发表于 2006-9-1 11:07

模态是线性理论中的概念，非线性模态一直还是搞不太清楚是怎么个概念，那位高手给解释一下

可以直接刚性连接处理，一般情况下误差应该不会太大

好像在当前有限元软件中提供非线性模态分析的只有ALGOR

ADINA提供了一个接触模态功能，而Ansys没听说该功能，只见到有人做了一个例子，不知道是否正确

我把这个例子，我是不太明白，呵呵

下面的序号对应着四个图：

1. ANSYS里建的平面悬臂梁模型，左端固结，右侧有一个支撑，水平的时候刚好跟支撑接触，支撑点阻止梁向下运动，支撑点跟梁之间的这个关系用接触单元反映，接触模型中不考虑摩擦；
2. 不考虑接触的情况下，在ANSYS中计算了前四阶模态，用非线性模态求解器NLMA也计算了前四阶模态，振型和固有频率都吻合的比较好，最大的相对误差为2.7%；

3. 用NLMA计算接触模型，一阶频率比ANSYS线性模型提高了94.7%；

4. 接触模型和线性模型（不包含接触的模型）的冲击响应谱，接触模型的第一个共振峰的频率确实提高了，其它共振峰的频率看不出变化，说明NLMA的计算结果是可靠的。

为了能看清振型，图中的振型都做了归一化处理。

zkuihua · 发表于 2006-9-1 11:23

多谢！我觉得在分析模态时将整个系统简化成一个刚体分析结构一定是不准确的，分析的固有频率一定比实际情况要高，大家集思广益，共同解决这个问题，多谢各位了！

kkkttt · 发表于 2006-9-1 11:28

原帖由 zkuihua 于 2006-9-1 11:23 发表
多谢！我觉得在分析模态时将整个系统简化成一个刚体分析结构一定是不准确的，分析的固有频率一定比实际情况要高，大家集思广益，共同解决这个问题，多谢各位了！

固有频率肯定是高一些的，作为刚性处理，相当于是额外增加了约束，其结构必然偏高

zkuihua · 发表于 2006-9-1 12:31

对，是这样的，我在寻求一种让分析结构和实体的固有频率近似的方法，大家继续！

soul27 · 发表于 2006-9-11 16:53

如果子系统之间有力耦合应该怎么办？
比如齿轮转子系统

wsjxaut · 发表于 2006-9-14 20:45

哈哈，转我的东西竟然不注明出处。。。

zhwl025 · 发表于 2006-9-14 22:37

这个论题目前国内做的太多了。

wsjxaut · 发表于 2006-9-15 02:24

不光是国内，全世界都在做，呵呵。
下面是我做的几个东西：
汽车蒙皮的非线性模态分析：http://www.simwe.com/forum/viewt ... %A3%CC%AC%2Bwsjxaut
机床的非线性模态分析：http://www.simwe.com/forum/viewt ... %A3%CC%AC%2Bwsjxaut
悬臂梁的接触模态分析：http://www.simwe.com/forum/viewt ... %A3%CC%AC%2Bwsjxaut

[ 本帖最后由 wsjxaut 于 2006-9-28 21:18 编辑 ]

AaronSpark · 发表于 2006-9-15 07:41

能否先介绍一下什么是非线性模态？和线性模态有什么区别？

wsjxaut · 发表于 2006-9-18 04:33

非线性系统的模态，简单地说，就是系统刚度矩阵是一个变刚度阵，不再是常值，这个时候的模态叫非线性模态。通常的模态是指线性模态，系统刚度是一个常值矩阵。当系统中包含非线性因素的时候，系统的刚度矩阵就是个变刚度矩阵，比如结构中存在接触，塑性，大位移等，传统的线性模态分析技术就无能为力了。
对机器来说，都是多个零件联接在一起的结构，要了解结构的共振频率、振动形态等问题，就必须采用非线性的模态分析技术。类似的非线性问题在工程中是广泛存在的。现有的商业软件没有能处理这个问题的。
ALGOR和ADINA里说的非线性模态分析，只是可以把非线性静力计算得到的结构应力产生的附加刚度叠加到线性模态分析中的的结构刚度上然后做线性的模态分析，模态分析过程仍然是线性的。虽然这里面也考虑了一点点非线性因素，但是这离真正意义上的非线性模态分析还差得很远。实际上，其它的软件里也有类似的模态分析功能，例如ANSYS，那里面就叫做预应力的模态分析，没有叫非线性模态分析，这种叫法看起来还比较厚道，ALGOR和ADINA的非线性模态分析确实忽悠了不少人。

wsjxaut · 发表于 2006-9-26 23:05

下面这是一个关于MARC中接触模态分析功能的讨论：

http://www.simwe.com/forum/thread-215057-1-107.html

【讨论】急问:Marc的模态分析考虑接触得到的结果合理么？？

在marc的模态分析中，考虑一个平板，四周被固定，让后在其底面
作一个刚性面和其接触，然后计算模态，得到的结果和不加刚性面
是不一样，但是好像没看到过类似的做法，这样做合理么？？？
也就是说，能否在接触条件下计算模态，好像在一本资料上看到说
接触下的特征值提取没有意义，但是marc又可以计算，所以现在很是
困惑
大侠们给看看吧，一起讨论：）

回复：【讨论】急问:Marc的模态分析考虑接触得到的结果合理么？？

我也一直为这个问题困扰。
目前有限元软件对于模态的计算都是线性的，施加接触边界后，施加边界条件是非线性的，marc虽然能计算出结果，但是不知道有没有意义。
我以前尝试在一个空心轴内加一个阻尼环计算模态，空心轴和阻尼环是接触关系，marc能计算出结果，但是在高阶振型的时候发现，阻尼环穿透了空心轴，感觉这两者是各自振动，互不相关的。
所以，我觉得好像对于模态问题考虑非线性的边界没有多大的意义。

请大讨论！！

回复：【讨论】急问:Marc的模态分析考虑接触得到的结果合理么？？

看来这个问题值得好好讨论一下了
也不知道Comma和其他的大侠有没有
遇到并且研究过这个问题

回复：【讨论】急问:Marc的模态分析考虑接触得到的结果合理么？？

我刚才向MSC咨询了一下，看来这种单纯的加接触的模态分析是没有意义的，算出来的结果没什么意义。。。。
解决的办法，折中的办法，就是求接触非线性动力响应，根据响应来大概判断共振的频率范围。。。
具体怎么做，我还不是很清楚，等我先做一两个例子
做完了再和大家交流吧

[ 本帖最后由 wsjxaut 于 2006-9-26 23:06 编辑 ]

zhaopeng · 发表于 2006-9-27 12:34

很好的问题，值得顶上去，本人也在做这方面的课题。

silver79 · 发表于 2006-9-28 09:22

原帖由 zkuihua 于 2006-9-1 11:23 发表
多谢！我觉得在分析模态时将整个系统简化成一个刚体分析结构一定是不准确的，分析的固有频率一定比实际情况要高，大家集思广益，共同解决这个问题，多谢各位了！

有限元里面只要使用位移法求解出来的结果必然比实际偏硬

zhaopeng · 发表于 2006-9-28 13:03

装配件的模态问题是值得探讨的一个问题，大家要多发表意见啊，不要让好的东东沉到下面去了。

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