模态分析(modal)

模态分析（modal ）

1.概述（Modal and Modal (SAMCEF)） 模态分析可以得到结构或者是机器组件的振动特性，包括固有频率和相应的振型。

模态分析可以为其他的分析类型的服务，比如对于一个接触分析，它可以检测结构在无约束的情况下的振动特性（自由模态分析），从而作为接触分析的参照。除此之外，模态分析作为后续动力学分析的基础，比如谐响应分析，谱分析，随机振动分析。模态分析得到的结果（固有频率和振型）是在动载荷的作用下，结构设计的重要参数。

You will configure your modal analysis in the Mechanical application, which uses either the ANSYS or the SAMCEF solver, depending on which system you selected, to compute the solution.

你将在Mechanical application 中完成模态分析过程，你可以选择ANSYS 或者 SAMCEF 的求解器计算你的分析结果，取决于你所选择的系统。

You can also perform a modal analysis on a prestressed structure, such as a spinning turbine blade.Prestressed modal analysis requires performing a static structural analysis first.

你也可以在存在预应力的情况下进行模态分析，比如说旋转的涡轮叶片。但是，在这之前，需要对结构进行静力学分析。

If there is damping in the structure or machine component, the system becomes a damped modal analysis. For a damped modal system, the natural frequencies and mode shapes become complex.

如果结构或者机器组件中存在阻尼，系统就变成阻尼模态分析，对于阻尼模态分析，固有频率和振型变得更加复杂。

For a rotating structure or machine component, the gyroscopic effects

resulting 模态分析定义.doc

from rotational velocities are introduced into the modal system. These effects in turn change the system’s damping. Such effects are commonly encountered in rotordynamic analysis. The changes in Eigen characteristics at different rotational velocity can be studied with the aid of Campbell Diagram Chart Results.

对于旋转结构或者机器组件，由于回转角速度造成的陀螺效应被牵扯到模态系统中，这种效应反过来改变了系统的阻尼。这种情形在rotordynamic analysis中会经常遇到。在不同的回转角速度下对结构的固有特性造成的改变可以参照Campbell Diagram Chart Results的帮助。

模态分析的创建过程和其他分析类型一致，在此不再赘述。

注意：The Rotational Velocity load is not available in Modal Analysis when the analysis is linked to a Static structural analysis.

当牵涉到静力学分析时，模态分析中不可再施加回转角速度载荷。

2.开始模态分析（所有在mechanical中的分析，其分析过程相似）2.1创建分析系统（Create Analysis System）

在toolbox中双击（或拖拽）Modal或者Modal (Samcef)即可创建，如下图所示：

2.2定义材料参数（Define Engineering Data）

注意：Due to the nature of modal analyses any nonlinearities in material behavior are ignored.

由于模态分析的特点所致，任何非线性材料是被忽略的。就是说，人为规定的材

料的非线性参数将不起作用。

orthotropic and temperature-dependent material properties may be used. The critical requirement is to define stiffness as well as mass in some form

在一些情况下，orthotropic and temperature-dependent材料数据将会被使用到。在某些情况下，质量和硬度也是基本的材料数据。

Stiffness may be specified using isotropic and orthotropic elastic material models，Mass may derive from material density

硬度可以由材料的其他的材料数据定义，质量可以由材料的密度继承。Hyperelastic materials are supported for pre-stress modal analyses. They are not supported for standalone modal analyses.

超弹性材料可以在存在预紧力的模态分析当中，不能支持在单独的模态分析中使用。

2.3附加几何体（Attach Geometry）

几何体可以由外部导入或者直接在Geometry中建模。几何体定义的详细信息见附件：

When 2D geometry is used, only the 2D axisymmetric behavior is available for Samcefsolvers.

当使用2维几何模型时，在Samcef求解器中，只允许是轴对称结构。

2.4定义零部件特性状态（DefinePart Behavior）

进入到mechanical界面后，可定义零部件行为，

An Analysis Settings object is added to the tree

分析系统设置（Analysis Settings object）项目被加入到分析树中。

An Initial Condition object may also be added

初始条件（Initial Condition）项目也可能被加入到分析树中了。如果没有，该怎么加入到项目中？

The Mechanical application uses the specific analysis system as a basis for filtering or making available only components such as loads, supports and results that are compatible with the analysis. For example, a Static Structural analysis type will allow only structural loads and results to be available.

Mechanical将分析系统的类型作为一种过滤的条件，使得在Mechanical界面里面只允许定义符合该分析类型的相关组成部分的参数，如载荷，约束和结果。比如在静力学分析中，只允许结构载荷和结果显示。

零部件可定义的特性如下：

2.4.1刚度特性（Stiffness Behavior）

In addition to making changes to the material properties of a part, you may designate a part's Stiffness Behavior as being flexible, rigid, or as a gasket.

除了改变零部件的材料特性，你应该指定它的刚度特性，弹性的，刚性的，垫圈的？

各特性之间的区别：

A rigid body will not deform during the solution

在求解过程中，刚性的属性使得零部件不会产生变形。

Flexible is the default Stiffness Behavior. To change, simply select Rigid or Gasket from the Stiffness Behavior drop-down menu.

弹性特的是默认的特性。如果需要改变，操作如下图所示：

选择位于Geometry下的对象：

在该对象的details窗口中操作如下：

Note: Rigid behavior is not available for the SAMCEF solver.

注意：刚性特性在SAMCEF中不可用。

2.4.2坐标系统（Coordinate Systems）

The Coordinate Systems object and its child object, Global Coordinate System, is automatically placed in the tree with a default location of 0, 0, 0, when a model is imported.

坐标系统及其子系统，（全球坐标系）主坐标系在模型输入的时候自动产生，它的坐标是（0，0，0）。

For solid parts and bodies: by default, a part and any associated bodies use the Global Coordinate System. If desired, you can apply a apply a local coordinate system to the part or body. When a local coordinate system is assigned to a Part, by default, the bodies also assume this coordinate system but you may modify the system on the bodies individually as desired.

对于三维部件和体结构：默认使用主坐标系。如果有特殊要求，你也可以单击创建一个当地坐标系。当一个当地坐标系创建之后，体结构任然默认？？？？？

For surface bodies, solid shell bodies, and line bodies: by default, these types of geometries generate coordinates systems on a per element type basis. It is necessary for you to create a local coordinate system and associated it with the parts and/or bodies using the Coordinate System setting in the Details view for the part/body if you wish to orient those elements in a specific direction.

对于平面、壳体和线体：这些类型的几何元素将基于各自的类型创建一个坐标系。因此，当你需要确定这些元素的方向时，有必要建立一个与该元素相联系的当地坐标系。创建方法如下：

创建新的坐标系.g i f

创建当地坐标系的详细信息见附件（local coordinate system ）

创建当地坐标系（l ocal coordinate syst

2.4.3定义关系（接触等）（Define Connections ） Once you have addressed the material properties and part behavior of your model, you may need to apply connections to the bodies in the model so that they are connected as a unit in sustaining the applied loads for analysis. Available connection features are:

在确定了材料的特性和零部件特性之后，你需要确定模型中各个部分之间的关系，

以至于在施加载荷时它们作为一个整体参与分析过程。可用的关系类型如下：（1）接触（Contacts）：定义两个部件之间的接触。

（2）运动副，连接（joints）：两个构件之间可以存在回转或平移运动的连接。（3）网格关系（Mesh Connections）：

（4）弹簧（Springs）：

（5）节点关系（Beam Connections）：

（6）（End Releases）：

（7）（Spot Welds）：

关于关系的详细信息见附件：关系问题（Connect ions）.docx