固有频率 - 模态

定义要求解的频率/模式数

在“分析参数”对话框的“要计算的频率/模式数”字段中，指定要求解的频率/模式数。如果模型未受到完全限制以避免刚体运动（自由刚体运动），则此输入还必须包含刚体模式数。因此，模式总数包括 x 刚体模式和 y 弹性模式。例如，如果用户想要 5 个模式且模型具有 3 个刚体模态，则应请求 8 个模式。

如果在“解”选项卡下将“求解器类型”选项设置为“子空间 AMG”，则“截止频率下限”字段将不可用且将灰显。如果可用，则此字段用于跳过模型的最低固有频率。处理器将从高于此值的第一个固有频率开始求解请求的固有频率数。如果知道结构不受低于特定级别的频率的影响，则可使用此字段缩短处理时间。

如果在“解”选项卡下将“求解器类型”选项设置为“子空间 AMG”，则“截止频率上限”字段将不可用且将灰显。如果可用，则此字段用于在找到低于指定频率的所有特征值后终止计算。如果已确定最近的特征值大于截止频率上限，则计算将终止。只有频率小于截止频率上限的模式将用于后续动力重启分析。

考虑模型中的刚体模式

如果六个自由度中任意一个可以发生运动，则模型中将出现刚体模式。这类似于出现错误消息“模型未完全绑定”时的线性静态应力。当出现刚体模式时，模式形状处理器仍可以求解模型，但必须激活“分析参数”对话框的“通用”选项卡中的“需要刚体模式”复选框。例如，如果梁模型无约束，则当运行固有频率分析时，很可能会遇到六个刚体模式，因为模型位于三维空间中且有六个自由度。模型中的刚体模式将给出为零或接近于零的固有频率。用户可能希望通过求解更多频率来考虑此模式。

包含梁单元的转动质量

需要梁模型中的扭转模式时，请选择此选项。此选项将近似处理梁单元的转动质量。如果不选择此选项，则梁单元表示为集中质量，且不计算扭转模式。有关详细信息，请参见梁单元。

“求解器”选项

“求解选项部分

使用“分析参数”对话框的“解”选项卡中的“求解器类型”下拉菜单，可选择用于分析的求解器类型。

• 如果选择“自动”选项，则处理器将根据模型大小和找到的频率数量选择要使用的求解器类型。如果模型较小或若要求解多个特征值，则将使用“稀疏”求解器。相反，如果模型较大且您需要一个相对较小的频率，则使用“子空间 AMG”求解器。用于确定要使用的求解器的方程如下：

  如果 #DOF / #Freq > 10,000，则使用“子空间 AMG”求解器。否则，使用“稀疏”求解器。

  其中：

  • #DOF 是自由度（方程）数量
  • #Freq 是请求找到的频率数

  因此，对于默认频率数 5，则具有 500,000 多个自由度的模型将使用“子空间 AMG”求解器。

• 选择“稀疏”选项后，将强制使用此求解器，而不考虑模型大小或请求的模式数。
• 选择“子空间 AMG”选项后，将强制使用此求解器，而不考虑模型大小或模式数。

注： 如果计算机系统上有多个线程/内核可用，则两个求解器都将使用全部线程/内核求解方程组。此外，两个求解器都将利用 64 位处理（如果可用）。

“内存分配百分比”：对于稀疏求解器，此字段可控制用于读取单元数据和组装矩阵的可用 RAM 大小。如果使用稀疏求解器，建议采用较小的值。对于“子空间 AMG”求解器，此输入字段处于禁用状态。该值可控制用于执行整个分析的可用 RAM 大小。当值小于或等于 100% 时，将使用可用的物理内存。如果此输入的值大于 100%，则内存分配将使用可用的物理内存和虚拟内存。默认值为 50%。

如上所述，如果计算机有多个可用的线程/内核，则求解器将利用这些线程/内核。下拉菜单“线程/内核数”可控制使用的线程/内核数。使用所有可用的线程/内核可加快求解速度。或者，如果在运行分析时需要一些计算能力来运行其他应用程序，则可以选择使用较少的线程/内核。

“子空间迭代”部分

“子空间迭代”部分仅在使用“子空间 AMG”求解器时适用，且仅在这种情况下可用。

• “最大迭代次数”字段可控制在尝试达到收敛容差时允许的迭代次数。默认值为 32，如果输入零，则处理器将使用最大值 100。
• 在“最后一个频率的精度”下拉列表中选择的选项用于权衡求解速度与最高模态频率结果的求解精度。选项如下：
  • “中等(快速)”– 如果与前几个振动模式相比，不那么在乎最后一个频率的精度，则使用此设置进行快速求解。
  • “好”– 此设置可平衡最后一个频率的性能和精度。
  • “更好(最慢)”– 此设置可提供最佳精度的最后一个频率结果，但需要的求解时间最长。

“稀疏求解器”部分

如果选择了稀疏求解器，则“稀疏求解器”部分将处于启用状态。有关此部分的输入如下：

• “稀疏求解器类型”下拉菜单包含选择“默认”和“BCSLIB-EXT”。由于当前仅有一个稀疏求解器可用，因此两个选择的作用相同：
  • “默认”使用 BCSLIB-EXT 求解器。
  • “BCSLIB-EXT”（Boeing 稀疏求解器，支持 Windows 和 Linux）：仅限 Windows，请注意 BCSLIB-EXT 求解器可能将临时文件写入环境变量 USERPROFILE 指定的文件夹。默认情况下，此变量将被设置为文件夹 %SYSTEMDRIVE%\Users\Username，其中 %SYSTEMDRIVE% 是安装操作系统的驱动器，通常为 C: 盘。如果 BCSLIB-EXT 求解器返回错误编号 -701 或 -804，则意味着硬盘空间因存储临时文件而耗尽。如果发生这种情况，请将 USERPROFILE 变量更改为可以提供足够硬盘空间的驱动器上的文件夹。（有关更改环境变量的信息，请参见 Windows 帮助和支持文档。）
• “求解器内存分配”字段将为 BCSLIB-EXT 求解器设置稀疏矩阵求解过程中要使用的内存量。通常，如果分配更多的内存，则会加快分析速度。默认值为 100%。

输出控制

特定的结果和输入数据可输出到文本文件。使用“分析参数”对话框的“输出”选项卡中的选项可控制输出的数据。

• “矩阵”– 激活此复选框后，刚度和质量矩阵将打印到一个 ASCII 文件，名为 filename.mtx。有关此输出文件的格式，请参见模态分析中的矩阵打印输出。

可通过文本输出选项提供的其他结果有...

• 位移/特征矢量数据和
• 方程编号数据

这两个选项的文本都包含在分析“总结”文件中，可从“报告”环境查看该文件。

此外，还可选择将以下分析输入数据包含在“摘要”文件中：

• 单元数据和
• 节点数据

使用“SimMech 应力/应变”部分中的以下两个选项可在使用原生 Simulation Mechanical 求解器时控制可选二进制输出的生成。（可选的二进制输出用于生成可在“结果”环境中查看的结果等值线）...

• “归一化应力(二进制)”：激活此复选框便可以在“结果”环境中查看归一化应力等值线。
• “归一化应变(二进制)”：激活此复选框便可以在“结果”环境中查看归一化应变等值线。此选项仅在先激活上面的“归一化应力(二进制)”选项后可用。
重要： 归一化应力和应变不会缩放至任何特定的结构载荷或激励。其唯一用途是演示各种模式形状的相关应力和应变分布。这些结果的绝对数值没有意义。

高级设置

求解中的矢量数量

可在“分析参数”对话框的“高级”选项卡下的此字段中指定分析中使用的矢量数量。

对于“子空间 AMG”求解器，如果输入的值为零，则处理器自动按照以下两个选项中的 最小值 计算此值：

• 请求的频率数 + 8，或
• 2 * 请求的频率数。

对于“稀疏”求解器，如果输入的值为 0，则处理器将按照 2 * 请求的频率数计算此值。

如果指定的矢量数为非零的正数，则处理器将为矢量数使用以下两个选项中的 最大值 ：

• 请求的矢量数量，或
• 请求的频率数。

频率偏移

当求解器遇到求解问题时，如果存在刚体模式，则可以使用频率偏移。例如，分析可能发出负对角线警告。应用偏移调整刚体模式，以避免出现负对角线。近似偏移值是第一个固有频率的平方（以弧度/秒为单位）。此值在“分析参数”对话框的“高级”选项卡中的“频率偏移”字段中指定。

不保存重启文件

完成固有频率（模态）分析后，可以执行多个分析，这些分析需要执行固有频率（模态）分析期间生成的文件。其中包括响应谱、频率响应、随机振动和瞬态应力。如果不打算执行这些分析，则可以在“分析参数”对话框的“高级”选项卡中激活“不保存重启文件”复选框。

刚度计算后停止

可通过激活此复选框防止处理器在生成刚度矩阵后执行分析。如果希望处理器尝试修复分析期间遇到的任何负对角线，则可激活“尝试更正矩阵问题并继续”复选框。

接触设置

有两种方法可处理粘合连接。具体使用的方法部分取决于两个部件之间的节点是否匹配。

在“接触”选项卡上激活“启用智能粘合/焊接接触”选项后，可在必要时使用多点约束方程 (MPC) 粘合部件 A、表面 B 上的节点与部件 C、表面 D 上的最近节点。形状函数将表面 B 上节点处的位移插入表面 D 上的节点。因此，部件之间的网格不需要匹配。无论节点是否匹配，MPC 均可用于表面接触对上的所有节点。如果所有节点上的网格确实匹配，则使用节点匹配粘合接触表面；相连部件上的两个顶点将收拢为一个节点；MPC 方程不用于接触表面。“智能粘合”下拉菜单的选项如下：

• “无”：不使用智能粘合。因此，节点必须匹配才能粘合部件。
• “粗粘合到细网格”：智能粘合将创建 MPC 方程，将较粗网格表面上的节点连接到更精细网格表面上的节点。
• “细粘合到粗网格”：智能粘合将创建 MPC 方程，将更精细网格表面上的节点连接到较粗网格表面上的节点。

“智能粘合”选项适用于粘合接触和焊接接触。有关定义接触的阐述和使用智能粘合的附加信息，请参见接触类型页面。

默认情况下，智能粘合将使用压缩方法对分析求解。如果发现分析未收敛或未按预期执行，则可尝试对 MPC 方程使用不同的“求解方法”（请参见多点约束）。单击“设置”“载荷”“多点约束”，并从“求解方法”选项中选择。如果使用“罚函数方法”，则解的精确度将由“罚函数乘子”字段控制。罚函数求解期间会将罚函数乘子乘以模型中的最大对角线刚度。建议使用 10 ⁴ 到 10 ⁶ 之间的值。

注：

• 您在“定义多点约束”对话框中选择的求解方法将成为含 MPC 的所有特征将使用的方法。这些特征包括但不限于：循环对称、无摩擦约束、智能粘合和用户定义的 MPC。例如，如果要使用“罚函数方法”对涉及智能粘合的所有分析求解，则可在“定义多点约束”对话框中选择“罚函数方法”，以替代默认的压缩方法。
• 智能粘合适用于块体、二维、膜和板单元之间的接触。涉及其他单元类型的粘合接触需要节点匹配，且不受智能粘合设置的影响。

如果未激活“启用智能粘合/焊接接触”选项，则部件仅在各部件之间的节点匹配时粘合。