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01 轴对称结构模态分析

1年前浏览627

专注于仿真分析和振动分析

00 导读

    根据线性振动力学,结构模态振型各位置的振动为同相位(相位差为0度)或者反相位(相位差为180度)。但轴对称结构的模态振型是很特殊的,需要详细研究。


01 研究背景

对轴对称结构的模态分析通常称为谐波指标周期模态分析,足见轴对称结构模态的特殊性。本文对此详细研究。


02 几何模型

   圆柱体几何模型如下图所示。


03 材料模型

    本文使用到的所有材料参数如下。

    线弹性。


04 网格划分

    网格的整体和局部如下图所示。



05 边界条件

    自由模态分析,无边条件设置


06 常规模态分析

    振型(0,2)


Mode7



Mode8


    由上图可得,振型7和振型8的模态频率相同,模态振型一致(只是角度不一样)。


    振型(1,2)


Mode9



Mode10


    由上图可得,振型9和振型10的模态频率相同,模态振型一致(只是角度不一样)

    振型(0,3)。


Mode11



Mode12


    由上图可得,振型11和振型12的模态频率相同,模态振型一致(只是角度不一样)

    综上可得,一个模态频率会对应两个模态振型,并且两个模态振型是一致的。这种现象在振动力学中称为重根模态。对于这种特殊现象,使用谐波指标周期模态分析,将问题的特殊性能更显著的体现出来。


07 周期模态分析

    选取圆柱体的五分之一模型(当然也可以十分之一,二十分之一等)。


    定义局部坐标系。


    定义轴对称。


    划分网格。


    分析设置。


    振型(0,2)





    振型(1,2)





    振型(0,3)





    使用谐波指标周期模态分析,可以看到结构好像在转动一样。其实并不是结构在转动,而是轴对称结构一周的每个点的振动频率和幅值都是一样的,只是相位上存在区别,此消彼长形成了转动的视觉效果。

    现在再回头看常规模态分析,一个模态频率对应两个一致的模态振型,只是角度不一样。因为结构是轴对称的,所以角度可以是任意的,周期模态分析正是如此。

    如果用一句话总结轴对称结构的模态振型特点,可以描述为:轴对称结构的模态振型看起来像是保持某种变形状态而转动

来源:华仿CAE
振动材料
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首次发布时间:2023-05-03
最近编辑:1年前
华仿CAE
硕士 致力于推广工程仿真技术
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