看完这就没有不会的模态仿真分析

1、什么叫模态分析  

模态分析是动力学分析的基础，用于求解模型的固有特性，包括频率、阻尼，模态振型。模态分析分计算模态分析和试验模态分析。如果模态参数是由有限元计算的方法获得的，则称为计算模态分析；如果是通过传感器和数据采集设备获得输入输出数据，然后通过参数识别获得模态参数，则称为试验模态分析。本文主要讨论计算模态分析。  

2、为什么要进行模态分析  

模态分析的最终目标是在识别出系统的模态参数,得到结构的振型和固有频率、为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。因此，从根上讲，模态分析主要研究结构的固有特征和模态振型有助于设计噪声和振动应用方面的系统。  

3、CAE计算模态分析的应用  

3.1、评价现有结构的动态特性  

通过模态分析可以求得各阶模态参数，同时考虑结构所受的载荷，得到结构的实际响应，从而评价结构的动态特性是否符合要求。  

3.2、验证有限元模型的准确性  

在试验模态前期阶段，通过有限元模态分析可以帮助确定试验中的测点分布和参考点位置。而在后期阶段，试验模态的结果可以用于校准有限元模态，提高模型的准确性，因为有限元模型做了很多简化处理的，如装配与接触等等方面。  

3.3、有助于识别出设计中的薄弱环节  

产品设计中出现了薄弱部分，其刚度必须降低，因此，薄弱环节必然影响模态参数，导致出现明显的局部模态。另一方面，薄弱部分辐射的噪声也必然增大  

3.4、获得合理的安装位置  

当需要在结构上安装一些别的结构时，这时应考虑合理的安装位置。如排气系统需要悬挂在车身上，到底悬挂排气系统什么位置就由排气系统的模态参数决定。通过合理选取模态阶数，综合考虑这几阶的模态节点，确定最终的吊耳位置。  

4、固有频率  

结构系统在受到外界激励产生运动时，将按特定频率发生自然振动，这个特定的频率被称为结构的固有频率，通常一个结构有很多个固有频率。固有频率与外界激励没有关系，是结构的一种固有属性。不管外界有没有对结构进行激励，结构的固有频率都是存在的，只是当外界有激励时，结构是按固有频率产生振动响应的。对于无阻尼单自由度系统而言，固有频率计算公式如下：  

单位为Hz，K为刚度，m为质量。  

5、Abaqus模块在ANSA中的模态分析  

这里以一个简单案例说明，如下图，一个质量为m=1t的质量点悬挂在一个刚度k=100N/mm的弹簧上，弹簧上端固定即约束123456自由的，质量点仅释放Y向自由的，即约束质量点13456自由度。  

一般模态分析设置

FREQUENCY模态分析中通常选用LANCZOS法，  

NUMEIG:要计算的特征值的数量。如果填写了最大频率，则可以不用填写。  

MNFREQ:感兴趣的最小频率，以周期/时间为单位。如果此字段为空，则不设置最小值  

MXFREQ:感兴趣的最大频率，以周期/时间为单位。如果此字段留空，则不设置最大值。如果第NUMEIG为空，则需要此值.  

其它参数采用默认值即可，一般不用更改。  

对于N自由度系统，有N种振动的形状，即有N个模态。每一个模态都对应着一个固有频率。此案例仅保留了一个自由的，所以NUMEIG值输入1即可。  

计算结果如下图所示与理论计算结果=1.591549Hz一致。  

预应力模态分析  

在一些结构中，如果存在接触或外载情况下，可进行预应力模态分析。此分析需要在step1中建立STATIC静力学分析，静力学分析中，必须将非线性NLGEOM设置为YES。然后在创建step2FREQUENCY分析步，进行模态分析。  

如下案例，两个模型均是左边完全约束，一个右边无预载，一个右边加载了700N预载荷，分别计算其模态。  

湿模态分析  

1、什么是湿模态分析  

通常我们所做的模态分析，因为空气密度较小，对刚性较大的结构件影响较小，忽略了空气的影响，这种模态分析可看作“干模态分析”；但是在一些情况下，液体如水对结构件的影响较大，如水中的潜艇，就需要液体对结构的影响，即为湿模态分析。  

2、Abaqus在ANSA中的湿模态分析  

如下以一个圆柱体在水中的湿模态分析为例进行说明，模型包含一个钢圆柱与包裹圆柱的水域，各项设置如下：  

材料参数：需要定义的材料属性均包含模量与密度，钢的材料属性如下仅需定义密度DENS，YONG，与POISSON;水的材料属性仅需定义密度DENS，与声介质*ACOUSTIC MEDIIUM中的体积模量BULK MODULUS.  

部件属性：固体结构件属性与设置静力学分析时一致，无需特别设置；水域的属性应选择声单元类型，在TYPE中选择AC3D_。  

固体与液体耦合设置：固有与液体的耦合面需用TIE定理连接，不能采用共节点的方式。  

边界设置：边界仅设置了一个无反射边界，用于模拟无限大水域，防止波传至边界时，发生反射现象。采用ABAQUS>BOUNDARY>IMPEDANC,声阻抗来设置。  

本案例水域是用一个球体模拟，所以在无反射NONREFLECTING中选择了球行SPHERICAL，ELSET中是水域的外表面的SET集，radius是水域球的半径值。  

分析步：模态分析步与普通模态分析一致，采用*FREQUENCY分析步即可。  

注意观察分析结果，固体与液体耦合处节点是否耦合良好