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[综合讨论] 模态分析中如何提取模态质量

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发表于 2006-9-11 11:55 | 显示全部楼层 |阅读模式

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模态分析相关,可以看看

模态分析过程中打开振型型则化开关命令的Nrmkey设置为ON),ANSYS程序将自动将每阶模态的最大位移单位化,就可以提取模态质量。计算方法如下:

1、利用SSUM对ETABLE动能数据求和获得结构总动能( );

2、 将结构总动能除以 得到 ,其中 是系统的角频率。下面是《ANSYS Verification Manual》VM89.DAT稍加修改后提取模态质量的例子:
  1. /PREP7
  2. /TITLE, VM89, NATURAL FREQUENCIES OF A TWO-MASS-SPRING SYSTEM
  3. C*** VIBRATION THEORY AND APPLICATIONS, THOMSON, 2ND PRINTING, PAGE 163,EX 6.2-2
  4. ET,1,COMBIN14,,,2
  5. ET,2,MASS21,,,4
  6. R,1,200 ! SPRING CONSTANT = 200
  7. R,2,800 ! SPRING CONSTANT = 800
  8. R,3,.5 ! MASS = .5
  9. R,4,1 ! MASS = 1
  10. N,1
  11. N,4,1
  12. FILL
  13. E,1,2 ! SPRING ELEMENT (TYPE,1) AND K = 200 (REAL,1)
  14. TYPE,2
  15. REAL,3
  16. E,2 ! MASS ELEMENT (TYPE,2) AND MASS = .5 (REAL,3)
  17. TYPE,1
  18. REAL,2
  19. E,2,3 ! SPRING ELEMENT (TYPE,1) AND K = 800 (REAL,2)
  20. TYPE,2
  21. REAL,4
  22. E,3 ! MASS ELEMENT (TYPE,2) AND MASS = 1 (REAL,4)
  23. TYPE,1
  24. REAL,1
  25. E,3,4 ! SPRING ELEMENT (TYPE,1) AND K = 200 (REAL,1)
  26. M,2,UX,3
  27. OUTPR,BASIC,1
  28. D,1,UY,,,4
  29. D,1,UX,,,4,3
  30. FINISH


  31. /SOLU
  32. ANTYPE,MODAL
  33. MODOPT,subspa,2,,,2,ON
  34. MXPAND,2,,,YES
  35. SOLVE
  36. FINISH


  37. /post1


  38. set,1,1
  39. etabl,kene,kene
  40. ssum

  41. *get,keneval1,ssum,,item,kene
  42. *get,freqval1,mode,1,freq
  43. eigen1=(2*3.14159*freqval1)**2

  44. pmass1=2*keneval1/eigen1


  45. set,1,2
  46. etabl,kene,kene
  47. ssum
  48. *get,keneval2,ssum,,item,kene
  49. *get,freqval2,mode,2,freq
  50. eigen2=(2*3.14159*freqval2)**2
  51. pmass2=2*keneval2/eigen2


  52. finish
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发表于 2009-4-5 17:05 | 显示全部楼层

回复 楼主 xinyuxf 的帖子

好贴,为什么没有人顶那,顶一下!
发表于 2009-4-6 11:26 | 显示全部楼层
好帖子,支持
发表于 2009-4-17 19:57 | 显示全部楼层
好铁 真好!@
发表于 2009-12-9 21:33 | 显示全部楼层
这种帖子是应该大力支持
发表于 2009-12-10 15:11 | 显示全部楼层
模态质量提取有什么用处呢??
发表于 2010-10-26 14:16 | 显示全部楼层
回复 xinyuxf 的帖子

你好朋友,请教一下您,为什么系统的总动能是1/2m*ω*ω?我们知道的公式最后一项不是应该是速度吗?你这里是频率啊!
发表于 2010-10-26 14:59 | 显示全部楼层

这个主要是为了简化系统分析的复杂程度,我们建立的运动模型一般都是在位形空间坐标下的,其质量矩阵和刚度矩阵不可避免的会出现耦合项,这对于系统的求解是非常不利的,所以通过提取模态刚度和模态质量,可以利用坐标变换将复杂系统的坐标转换到模态空间中,由于模态刚度和模态质量是对角阵,所以就可以实现系统的解耦,从而大大简化相关的计算!
发表于 2010-10-26 15:01 | 显示全部楼层
回复 xinyuxf 的帖子

楼主你好,不知道您有没有仔细看过keneval这个参数,不管你在set,1,i  每一个子步骤,都是一样的,也就是说,实际上这个是一个系统的总动能,包含了各阶模态对动能的贡献,你用一个总的来除任意一阶的,能得到任意一阶的模态质量吗?
发表于 2010-10-26 15:25 | 显示全部楼层
heshulin 发表于 2010-10-26 14:16
回复 xinyuxf 的帖子

你好朋友,请教一下您,为什么系统的总动能是1/2m*ω*ω?我们知道的公式最后一项不是 ...

这里没问题,你说的也对,应该是速度项
不过由于ansys在做模态分析的时候会自动做归一化处理
所以这里ω实际上表征的就是ω*1的情况,即速度
发表于 2010-10-26 15:27 | 显示全部楼层
heshulin 发表于 2010-10-26 15:01
回复 xinyuxf 的帖子

楼主你好,不知道您有没有仔细看过keneval这个参数,不管你在set,1,i  每一个子步骤 ...

在模态分析中
set,1,i
表征的是第i阶模态振型
此时其系统只做只有这一阶振动的能量
而不包含其它阶的能量
发表于 2010-10-26 15:41 | 显示全部楼层
Chelsea 发表于 2010-10-26 15:27
在模态分析中
set,1,i
表征的是第i阶模态振型

谢谢您的回答,我当时有个地方搞错了,导致了后面结果的错误,让我误以为不对,经过我的验证,此方法可行,以上我回复的两个帖子大家可以当做没看见!谢谢
发表于 2010-10-26 15:45 | 显示全部楼层
Chelsea 发表于 2010-10-26 15:25
这里没问题,你说的也对,应该是速度项
不过由于ansys在做模态分析的时候会自动做归一化处理
所以这里ω ...

您好,小弟我有点愚钝,呵呵,我还是没搞明白,即便是我这里设置了对振型归一化了,也就是说该阶模态最大的位移处是1,但是,这也不能从频率就得到速度啊?为什么w*1就是速度了?麻烦您了,再给我解释清楚点好吗?
发表于 2010-10-26 16:06 | 显示全部楼层
本帖最后由 Chelsea 于 2010-10-26 16:07 编辑
heshulin 发表于 2010-10-26 15:45
您好,小弟我有点愚钝,呵呵,我还是没搞明白,即便是我这里设置了对振型归一化了,也就是说该阶模态最大 ...

这个简单推导一下应该就能得到
模态振型假设用{u}表示
很显然在最大速度位置有最大速度分布:{v}=2πω{u}
因此动能可以表示为T=0.5{v}'{m}{v}=2*π^2*ω^2*{u}'{m}{u}
所以模态质量M={u}'{m}{u}=T/(2*π^2*ω^2)

我前面的表述可能存在一定的问题
发表于 2010-10-26 20:09 | 显示全部楼层
小弟學習了,謝謝!
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