频率分析模态分析.ppt

频率分析模态分析
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学****要点
频率分析的相关知识
案例分析
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频率分析的相关知识
什么是振动
固有频率
固有振动模态
共振
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频率分析的固有频率对应唯一的振动形式。
每种模态对应着特定的固有频率
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频率分析的相关知识
设计产品时，应保证产品的固有频率不与激励频率相吻合。一般可将其固有频率设计成远离激振频率10～20％以上。
为了改变结构的固有频率在危险范围外，可通过改变产品的几何结构、材料、避震特性或在适当的地方添加质量单元。
对于结构的固有频率，如果结构变刚，则频率高，如果变柔，则频率低。 
另外，振动部件的重量重，则频率变低，重量轻，频率变高。 
结构要变刚，即提高结构的刚性，可以加厚构件，可以加入补强材。
结构要变柔，也即进行结构变刚那样反过来设计，则可以用弹簧来支承。对于汽车或电车之类的乘用车的车轮使用了弹簧。
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频率分析
加载荷的频率分析
压力或拉力载荷会改变结构体抗弯的能力。
应力硬化：拉力
应力软化：压力
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案例一：音叉的频率分析
案例描述
设计在440Hz的频率下能够释放出一个较低的A音的音叉。运行一次频率分析来验证音叉是否会在正确的频率下发生振动。此外，在音叉末端加载450N的载荷，以判断它对共振频率的影响。
学****内容
频率分析的流程
刚体模式
列举共振频率
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案例一：音叉的频率分析
关键步骤
添加约束。在音叉末端添加固定几何体的约束，以模拟该手柄被人手握住的效果。
对模型划分网格
运行分析
后处理结果
移除固定几何体：移除约束以获得更多的振型
加载后的影响。在音叉上作用一个载荷，并观察添加预应力后对振动模式有何影响
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案例一：音叉的频率分析
分析步骤（带约束）
打开零件：tuning fork
新建频率分析算例
设置算例属性
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案例一：音叉的频率分析
分析步骤（带约束）
定义材料：
需要的材料属性
弹性模量
泊松比
质量密度
定义约束
模拟手柄被人手握住的效果
为了模拟惯性刚度，频率分析中模型的材料属性必须包括材料的密度
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案例一：音叉的频率分析
分析步骤（带约束）
划分网格
默认网格大小，高品质
相对于同模型的应力分析而言，频率分析可采用更粗糙的网格。
运行
查看结果
查看各阶振型
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案例一：音叉的频率分析
分析步骤（带约束）
查看结果
列举共振频率
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案例一：音叉的频率分析
刚体模式
模型没有加约束或部分约束时为刚体运动模式，所有应变为零，固有频率为零。
刚体模式的频率分析，必须用FFEPlus解算器。
当频率分析中包含载荷效果时，不能使用FFEPlus解算器。
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案例一：音叉的频率分析
分析步骤（不带约束）
新建频率算例
定义材料
划分网格
运行
查看结果
查看各阶振型
列举共振频率
由【列举模式】窗口可知，最初的6个模式对应的频率接近为0Hz。最初的6个振动模式对应着刚体模式。由于没有支撑，作为刚体对应它有6个自由度：3个平移自由度和3个旋转自由度。
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案例一：音叉的频率分析
分析步骤（带载荷）
注意：运行一个预载荷（预应力）的频率分析时，模型必须以某种形式支撑在载荷作用的方向上，在没有支撑的条件下，将产生奇异刚度矩阵，从而导致模型无法求解。
施加载荷
在音叉末端施加450N的压力
运行分析
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案例一：音叉的频率分析
分析步骤（带载荷）
查看结果
振型
列举共振频率
压力降低抗弯能力，使结构变柔，频率变低。
拉力提高抗弯能力，使结构变刚，频率变大。
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案例一：音叉的频率分析
总结
无论有无支撑，频率分析都可以用于分析结构变形的刚体模式。但现实中没有无约束的情况，所以是没有意义的。
频率分析只计算固有频率及对应的振动模态，并不计算振幅或应力。只考虑较低阶次的固有频率及振动模态。
频率分析位移结果只能在相同的振动模式中比较模型不同部位的相对位移，其大小没有意义。
载荷作用下会导致结构的固有频率改变，想要正确地分析，任何产生预应力的载荷都需要考虑在内。
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练****br/>汽车悬架频率分析
无支撑
有支撑
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案例二：风扇的频率分析
项目描述
本练****的主要任务是在考虑及不考虑离