关于利用模态数据进行单元模态应变能的计算

tang_jian

关于利用模态数据进行单元模态应变能的计算

各位好，最近在做损伤识别的仿真练习，对一简支梁结构，利用BEAM3单元进行，划分了10个单元，即有11个节点。
想要根据公式：MSE=φiT[Kj] φi，得到单元模态应变能，但是用ANSYS进行模态分析并提取振型及单元刚度阵后发现：振型向量 φi是11*1的，而单元刚度矩阵是6*6的，请问该如何求得单元模态应变能呢？是否需要通过将单元刚度矩阵扩充成11阶才可以呢，如果是的话，如何扩阶呢？

dujunmin

我觉得是否存在一些问题，单元刚度阵为6*6是对的，beam3单元每个节点自由度为3自由度，两节点共6个自由度。但振型向量为11*1是什么意思，每一阶振型应为11*3是否才对。

tang_jian

对，你说的对，振型向量应该是11*3的，因为有3个自由度。
但是对于简支梁来说，它只是横向振动或纵向振动，而没有扭转，那么对于每一阶振型向量来说，就意味着有两列是零，对吗？
另外，11*3的振型向量如何得到单元模态应变能呢？
谢谢

tang_jian

刚又看了下关于模态分析的内容：对三维空间结构来说，大多数整体模态耦合了不同方向上的模态分量，为三维模态，即X,Y,ROZ三个方向上的模态。但是在很多整体模态中，结构的不同部分或不同模态分量的参与程度具有明显的不同，即在很多整体模态中，结构某一部分的某一模态分量占有相对主导地位，通常称这类模态为主导模态。
对于简支梁来说，其第3，6，8，10阶模态是纵向振动模态，则Y向位移模态是其主导模态，可以忽略另外两个方向的模态分量。
这样说，不知道对不对？

dujunmin

你阐述得很清楚，同意你的说法。但单元模态应变能的概念确实没有接触过，能介绍一下吗?

tang_jian

定义结构损伤前后第 j 单元关于第 i 阶模态的单元模态应变能为：MSEij=φiT[Kj] φi。
我现在的疑惑即在于根据上面的这个公式，如何将振型和单元刚度阵代入进行计算？

不知如何与你联系，我这有些文献对单元模态应变能有更多的解释，可传与你。
感谢

[ 本帖最后由 无水1324 于 2010-3-17 10:28 编辑 ]

tang_jian

在利用单元模态应变能进行损伤识别时，关于转角自由度（ROZ）的处理，我只是将其转角振型人为地取为0，但结果不仅不能明显地判别损伤，而且出现了明显误判的情况。不知何故？

huangzi_chris

我也想知道一个问题，单元矩阵怎样扩阶到与整体振型相匹配，我都是直接提取单元振型，用matlab计算sene和kene的。但是发现ansys直接提取的sene与计算的不一致，存在单元的sene是负的，按道理能量不可能有负的。而kene倒是一致的。不知道问题出在哪儿。

zdjxkxb

huangzi_chris 发表于 2012-2-20 15:50
我也想知道一个问题，单元矩阵怎样扩阶到与整体振型相匹配，我都是直接提取单元振型，用matlab计算sene和ke ...

请问你的问题解决了么？我也需要提取模态应变能，发现ANSYS提取的有的为负值，不知道为什么？另外怎么提取单元振型和刚度矩阵自己计算呢？我的结构单元比较多！谢谢~