万事万物都会发生振动。设想一下乐器、乘坐一辆轮胎失衡的汽车、飞行员加速引擎时飞机发出的咯咯声或火车驶过时脚下的振动。
振动通常会产生负面影响且往往不可避免。它可能会导致结构日趋弱化,汽车和飞机中的金属老化(疲劳)。
振动与频率有关。实质上,振动涉及重复的运动。每个完整的运动序列称为一个循环。频率被定义为给定时间周期内的循环次数。一循环/秒等于一赫兹。
各个部件均存在固有频率。例如,小提琴弦在特定张力作用下将仅按一组频率数振动,因此可以发出特定的音调。整个琴弦以一个基础频率在简单的弓形中来回移动。其中会出现谐波和泛音,这是因为在大幅度振动中琴弦的各个部分可以独立振动。这些不同的形状称为模态。基础频率据称在第一模态中振动,并逐渐走高。每个振型都有关联的频率。较高的模态频率也较高。
许多灾难性结果是由于动力驱动设备(例如发动机)产生的频率和建筑物振动的固有频率相同。这种现象称为共振。当振动导致物体内发生共振时,物体就会被破坏,除非其设计上可以承受相应的应力。例如,玻璃酒杯无法承受歌手的声音频率引起的共振。
工程师在进行设计时必须避免机器常规操作产生共振。这是固有频率(模态)分析的主要用途。理想情况下,第一模态的频率高于任何潜在的驱动频率。
固有频率(模态)分析会生成一系列重新启动文件。这些文件由采用模态叠加方法的线性动力学分析类型使用:动力设计分析方法 (DDAM)、频率响应、随机振动、响应谱和瞬态应力(模态叠加)。请先执行固有频率分析。如果动态载荷对固有频率具有重要影响,则使用载荷刚化固有频率(模态)分析。
尽管固有频率(模态)分析的结果包含位移,但是这些位移只能用于可视化振型。位移的大小是相对于彼此而言的。固有频率是由未指定的动态载荷产生的理论结果,因此结果不能包含绝对位移。
执行模态分析后,请执行振动分析。将载荷应用于模型,使位移结果具有一个物理值。
模态分析要求模型中的自由度数超出所计算的频率(模态)数。如果网格较粗,可能不会分析简化的测试模型。