ANSYS模態(tài)階數(shù)

1、模態(tài)分析有限元中模態(tài)分析的本質(zhì)是求矩陣的特征值問題，所以階數(shù)”就是指特征值的個數(shù)。將特征值從小到大排列就是階次。實際的分析對象是無限維的， 所以其模態(tài)具有無窮階。 但是對于運動起主導(dǎo)作用的只是 前面的幾階模態(tài)，所以計算時根據(jù)需要計算前幾階的。一個物體有很多個固有振動頻率（理論上無窮多個），按照從小到大順序，第一個就叫第一階固有頻率，依次類推。物體按照某一階固有頻率振動時，物體上各個點偏離平衡位置的位移是滿足一定的比例 關(guān)系的，可以用一個向量表示，這個就稱之為模態(tài)。所以模態(tài)的階數(shù)就是對應(yīng)的固有頻率的階數(shù)。模態(tài)數(shù)指一個結(jié)構(gòu)擁有模態(tài)的個數(shù)？模態(tài)階數(shù)指模態(tài)形狀（振型）的階數(shù)，這個階數(shù)指形狀的半波”的個

2、數(shù)？但用 半波”的話，只能形容三角函數(shù)形狀的振型。簡言之（想象簡直梁的振型）對振型能表示為y二sin （n：*二，n=1就是1階的，n=2就是2階的，依次類推。對一般形狀的振型，它L可以看成是很多不同階的形狀的組合。階數(shù)與振型相對應(yīng)。有多少個振型就有多少個階數(shù)。對應(yīng)基本周期的振型稱為第一階振型，比第一周期略小的（第二周期）對應(yīng)的振型稱為第二階第n階，依次類推。從理論上來說，任何結(jié)構(gòu)的固有頻率都有無限多個，按頻率大小排列，數(shù)值最小的為一階頻率。但在用有限元進行計算時只能求出有限多個固有頻率（與無約束的自由度個數(shù)相同），且階數(shù)越高，誤差越大。但對實際結(jié)構(gòu)有意義的恰是頻率較小的若干階頻率。模態(tài)是振動

3、系統(tǒng)的一種固有振動特性，模態(tài)一般包含頻率、振型、阻尼。然而，為了便于對模態(tài)進行稱呼， 就以模態(tài)頻率的大小進行排隊，這種排隊的順序往往就是所謂的階”。對于一個系統(tǒng)，若施加輸入時存在輸出，那么輸出/輸入可以視為系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，系統(tǒng)的傳遞函數(shù)屬于系統(tǒng)的固有特性，一般也都是非線性的， 當船的函數(shù)處于駐值時， 可以認為時模態(tài)所處位置。一個系統(tǒng)有幾階模態(tài)，理論上是N個自由度系統(tǒng)存在 N個模態(tài)，而低階模態(tài)的模態(tài)剛度相對比較弱，在同樣量級的激勵作用下，響應(yīng)會相對所占的權(quán)值大一些，所以，工程上低階模態(tài)比較被受關(guān)照，理論上低階模態(tài)理論也相對成熟。有限元中模態(tài)分析的本質(zhì)是求矩陣的特征值問題，所以階數(shù)”就是指特征值的

4、個數(shù)。將特征值從小到大排列就是階次。實際的分析對象是無限維的， 所以其模態(tài)具有無窮階。 但是對于運動起主導(dǎo)作用的只是 前面的幾階模態(tài)，所以計算時根據(jù)需要計算前幾階的。模態(tài)就是對應(yīng)于固有頻率的主振型。模態(tài)分析是指求模態(tài)參數(shù)的過程，分為解析模態(tài)分析（理論上）和試驗?zāi)B(tài)分析，最近又有人提岀了工作模態(tài)分析。模態(tài)參數(shù)就是固有頻率、模態(tài)振型、模態(tài)質(zhì)量、模態(tài)剛度、阻尼比等。1什么是模態(tài)分析?模態(tài)分析的經(jīng)典定義：將線性定常系統(tǒng)振動微分方程組中的物理坐標變換為模態(tài)坐標， 使方程組解耦，成為一組以模態(tài)坐標及模態(tài)參數(shù)描述的獨立方程，以便求出系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)。坐標變換的變換矩陣為模態(tài)矩陣，其每列為模態(tài)振型。2. 模態(tài)分

5、析有什么用處？模態(tài)分析的最終目標在是識別出系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)，為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的振動特性分析、振動故障診斷和預(yù)報以及結(jié)構(gòu)動力特性的優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。模態(tài)分析技術(shù)的應(yīng)用可歸結(jié)為以下幾個方面：1）評價現(xiàn)有結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動態(tài)特性；2）在新產(chǎn)品設(shè)計中進行結(jié)構(gòu)動態(tài)特性的預(yù)估和優(yōu)化設(shè)計；3）診斷及預(yù)報結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的故障；4）控制結(jié)構(gòu)的輻射噪聲；5）識別結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的載荷。3. 模態(tài)試驗時如何選擇最佳懸掛點？模態(tài)試驗時，一般希望將懸掛點選擇在振幅較小的位置，最佳懸掛點應(yīng)該是某階振型的節(jié)點。4. 模態(tài)試驗時如何選擇最佳激勵點？最佳激勵點視待測試的振型而定，若單階，則應(yīng)選擇最大振幅點，若多階，則激勵點處各階的振幅都不小于某一值。如果

6、是需要許多能量才能激勵的結(jié)構(gòu)，可以考慮多選擇幾個激勵點。5. 模態(tài)試驗時如何選擇最佳測試點？模態(tài)試驗時測試點所得到的信息要求有盡可能高的信噪比，因此測試點不應(yīng)該靠近節(jié) 點。在最佳測試點位置其ADDOF（Average Drivi ng DOF Displaceme nt）值應(yīng)該較大，一般可用EI（Efective Independanee） 法確定最佳測試點。6. 模態(tài)參數(shù)有那些？模態(tài)參數(shù)有：模態(tài)頻率、模態(tài)質(zhì)量、模態(tài)向量、模態(tài)剛度和模態(tài)阻尼等。7. 什么是主模態(tài)、主空間、主坐標？無阻尼系統(tǒng)的各階模態(tài)稱為主模態(tài)，各階模態(tài)向量所張成的空間稱為主空間，其相應(yīng)的模態(tài)坐標稱為主坐標。8什么是模態(tài)截斷？理

7、想的情況下我們希望得到一個結(jié)構(gòu)的完整的模態(tài)集，實際應(yīng)用中這即不可能也不必要。實際上并非所有的模態(tài)對響應(yīng)的貢獻都是相同的。對低頻響應(yīng)來說，高階模態(tài)的影響較更高的模態(tài)常常被舍使工作量大為減小。這小。對實際結(jié)構(gòu)而言，我們感興趣的往往是它的前幾階或十幾階模態(tài), 棄。這樣盡管會造成一點誤差，但頻響函數(shù)的矩陣階數(shù)會大大減小, 種處理方法稱為模態(tài)截斷。9什么是實模態(tài)和復(fù)模態(tài)？按照模態(tài)參數(shù)（主要指模態(tài)頻率及模態(tài)向量）是實數(shù)還是復(fù)數(shù)，模態(tài)可以分為實模態(tài)和 復(fù)模態(tài)。對于無阻尼或比例阻尼振動系統(tǒng)，其各點的振動相位差為零或180度，其模態(tài)系數(shù)是實數(shù)，此時為實模態(tài)；對于非比例阻尼振動系統(tǒng)，各點除了振幅不同外相位差也不一定為零或180度，這樣模態(tài)系數(shù)就是復(fù)數(shù)，即形成復(fù)模態(tài)。10. 模態(tài)分析和有限元分析怎么結(jié)合使用？1 ）利用有限元分析模型確定模態(tài)試驗的測量點、激勵點、支持點（懸掛點），參照計算振型隊測試模態(tài)參數(shù)進行辯識命名，尤其是對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)很重要。2）利用試驗結(jié)果對有限元分析模型進行修改，以達到行業(yè)標準或國家標準要求。3）利用有限元模型對試驗條件所產(chǎn)生的誤差進行仿真分析，如邊界條件模擬、附加質(zhì) 量、附加剛度所帶來的誤差及其消除。4）兩套模型頻譜一致性和振型相關(guān)性分析。5）利用有限元模型仿真分析解決實驗