结构模态分析实现方法的研究

‘壹’ 什么是结构的模态分析

答：模态是振动系统的一种固有振动特性，模态一般包含频率、振型、阻尼...。 然而，为了便于对模态进行称呼，就以模态频率的大小进行排队，这种排队的顺序往往就是所谓的“阶”。振动系统各阶模态的分析研究。这种振动系统是指多自由度系统、连续弹性体振动系统或复杂结构物。对应于无阻尼系统各阶主振动(固有振动)，各点位移具有某种驻定形态，这些点同相或反相也通过平衡位置，又同相或反相地到达极端位置，构成实模态。振动系统最低阶固有频率的模态称基本模态。模态分析可解决线性系统的如下问题：①对系统各阶模态进行响应分析，叠加各响应波形可求得系统各点的总响应；②求出各阶模态的最大响应值，再作适当组合，可求得系统某点的最大响应值；③在激励频率已知的受迫振动中，分析系统能否发生共振；④表示系统的动态特性，指导人们调整系统的某些参数(如质量、阻尼率、刚度等 ) ，使动态特性达到最优，或使系统的响应控制在所需范围内。模态分析在工程中应用甚广，例如：①对航天器进行模态分析，以显示其在发射过程和空中飞行环境中的响应，从而判断它是否会损坏。②对悬索桥进行模态分析，可知它在风激励下是否会发生共振，经计算响应后还可预估寿命。③对发动机外壳进行模态分析，有助于研究振动产生噪声的成分和提供噪声的比重。④对滚珠轴承进行模态分析，有助于识别故障及发生振动和噪声的原因。一些大阻尼、非比例阻尼的复杂结构物（如高阻尼复合材料结构物），系统的响应不能按主模态分解，系统各点即不同相也不反相，振动无驻定形态，节点位置不固定，模态矢量不是实数而是复数。对具有上述特征的振动系统，不能用实模态理论及其分析方法而须用复模态理论及其分析方法研究系统的响应问题。

‘贰’ 如何利用ansys对车架结构进行模态分析

1设定结构参数
2用ansys建造实体模型，这部分很重要，可以买本书参考一下。
3进行网格化分，可以大一些，运算会快很多。
4选用模态命令对其进行分析。
ps：1最好用ansys本体建造模型，不要用proe或者其他模型导入，点面不能完全导入，这对结果影响很大。
2你最好买一本相关的教材参照一下，自己摸索很难，祝你好运！

‘叁’ 模态分析和静力学分析的区别

模态分析和静力学分析的区别：

模态分析：是研究结构动力特性一种方法，一般应用在工程振动领域。其中，模态是指机械结构的固有振动特性，每一个模态都有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。分析这些模态参数的过程称为模态分析。按计算方法，模态分析可分为计算模态分析和试验模态分析。

静力分析：用来分析结构在给定静力载荷作用下的响应。一般情况下，比较关注的往往是结构的位移、约束反力、应力以及应变等参数。

结构模态分析

模态向量有一个很重要的特性,即“模态正交性'”。所谓模态分析法，就是利用系统固有的模态的正交性，以系统的各阶模态向量所组成的模态矩阵作为交换矩阵，对通常选取的物理坐标进行线性变换，使得振动系统以物理坐标和物理参数所描述、互相耦合的运动方程组，能够变为一组彼此独立的方程，每个独立方程只含一个独立的模态坐标。

这个用模态坐标和模态参数所描述的各个独立方程，称为模态方程。模态分析实质上是一种坐标变换，其目的是为了解除方程的耦合，便于求解由于坐标变换是线性变换，因而系统在原有的物理系统中，对于任意激励的响应，便可视为系统各阶模态的线性组合，故模态分析法，又称模态叠加法。而各阶模态在叠加中所占的比重或加权系数，则取决于各阶的模态坐标响应。

一般来说,高阶模态比低阶模态的加权系数要小得多，通常只需要选取前阶模态进行叠加，即可达到足够的精度。由此可知模态分析的主要优点就在于，它能用较少的运动方程或自由度数，直观、简明而又相当精确的去反映一个比较复杂结构的动态特性，从而大大减小测量、分析及计算的工作量。

‘肆’ 什么是模态分析，它的分析过程和用处是什么

模态分析是研究结构动力特性一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。这些模态参数可以由计算或试验分析取得

‘伍’ ansys中如何进行结构的模态分析

模态分析中模态的提取方法有七种，即分块兰索斯法（Block Lanczos ）、子空间迭代法（Subspace iteration）、缩减法或凝聚法（REDUC）、PowerDynamics法、非对称法（UNSYM）、阻尼法（DAMP）、QR阻尼法（QRDAMP），缺省时采用分块兰索斯法。 一、模态分析的基本过程 1、建模 建模时需注意以下问题： (1)在模态分析中只有线性行为是有效的。如果指定了非线性单元，它们将被当作是线性的。如分析中包含了接触单元，则系统取其初始状态的刚度值并且不再改变此刚度值。 (2)材料性质可以是线性、各向同性或正交各向异性、恒定或与温度相关。在模态分析中必须定义弹性模量Ex(或某种形式的刚度)和密度DENs(或某种形式的质量)。而非线性特性将被忽略。 2、加载及求解 3、扩展模态、 4、观察结果

‘陆’ 模态分析的详细说明

模态分析的最终目标是识别出系统的模态参数，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。
模态分析技术的应用可归结为以下几个方面：
1) 评价现有结构系统的动态特性；
2) 在新产品设计中进行结构动态特性的预估和优化设计；
3) 诊断及预报结构系统的故障；
4) 控制结构的辐射噪声；
5) 识别结构系统的载荷。 1）利用有限元分析模型确定模态试验的测量点、激励点、支持点（悬挂点），参照计算振型对测试模态参数进行辩识命名，尤其是对于复杂结构很重要。
2）利用试验结果对有限元分析模型进行修改，以达到行业标准或国家标准要求。
3）利用有限元模型对试验条件所产生的误差进行仿真分析，如边界条件模拟、附加质量、附加刚度所带来的误差及其消除。
4）两套模型频谱一致性和振型相关性分析。
5）利用有限元模型仿真分析解决实验中出现的问题！ 用试验模态分析的结果怎么修正有限元分析的结果？
1）结构设计参数的修正，可用优化方法进行。
2）子结构校正因子修正。
3）结构矩阵元素修正，包括非零元素和全元素修正两种。
4）刚度矩阵和质量矩阵同时修正

‘柒’ 什么是模态分析，步骤是怎样的

模态是结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。这些模态参数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。这个分析过程如果是由有限元计算的方法取得的，则称为计算模态分析；如果通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数，称为试验模态分析。通常，模态分析都是指试验模态分析。振动模态是弹性结构的固有的、整体的特性。如果通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性，就可能预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际振动响应。因此，模态分析是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。
近十多年来，由于计算机技术、FFT分析仪、高速数据采集系统以及振动传感器、激励器等技术的发展，试验模态分析得到了很快的发展，受到了机械、电力、建筑、水利、航空、航天等许多产业部门的高度重视。已有多种档次、各种原理的模态分析硬件与软件问世。在各种各样的模态分析方法中，大致均可分为四个基本过程：
（1）动态数据的采集及频响函数或脉冲响应函数分析
1）激励方法。试验模态分析是人为地对结构物施加一定动态激励，采集各点的振动响应信号及激振力信号，根据力及响应信号，用各种参数识别方法获取模态参数。激励方法不同，相应识别方法也不同。目前主要由单输入单输出（SISO）、单输入多输出（SIMO）多输入多输出（MIMO）三种方法。以输入力的信号特征还可分为正弦慢扫描、正弦快扫描、稳态随机（包括白噪声、宽带噪声或伪随机）、瞬态激励（包括随机脉冲激励）等。
2）数据采集。SISO方法要求同时高速采集输入与输出两个点的信号，用不断移动激励点位置或响应点位置的办法取得振形数据。SIMO及MIMO的方法则要求大量通道数据的高速并行采集，因此要求大量的振动测量传感器或激振器，试验成本较高。
3）时域或频域信号处理。例如谱分析、传递函数估计、脉冲响应测量以及滤波、相关分析等。
（2）建立结构数学模型根据已知条件，建立一种描述结构状态及特性的模型，作为计算及识别参数依据。目前一般假定系统为线性的。由于采用的识别方法不同，也分为频域建模和时域建模。根据阻尼特性及频率耦合程度分为实模态或复模态模型等。
（3）参数识别按识别域的不同可分为频域法、时域法和混合域法，后者是指在时域识别复特征值，再回到频域中识别振型，激励方式不同（SISO、SIMO、MIMO），相应的参数识别方法也不尽相同。并非越复杂的方法识别的结果越可靠。 对于目前能够进行的大多数不是十分复杂的结构，只要取得了可靠的频响数据，即使用较简单的识别方法也可能获得良好的模态参数；反之，即使用最复杂的数学模型、最高级的拟合方法，如果频响测量数据不可靠，则识别的结果一定不会理想。
（4）振形动画参数识别的结果得到了结构的模态参数模型，即一组固有频率、模态阻尼以及相应各阶模态的振形。由于结构复杂，由许多自由度组成的振形也相当复杂，必须采用动画的方法，将放大了的振形叠加到原始的几何形状上。
以上四个步骤是模态试验及分析的主要过程。而支持这个过程的除了激振拾振装置、双通道FFT分析仪、台式或便携式计算机等硬件外，还要有一个完善的模态分析软件包。通用的模态分析软件包必须适合各种结构物的几何物征，设置多种坐标系，划分多个子结构，具有多种拟合方法，并能将结构的模态振动在屏幕上三维实时动画显示。

‘捌’ 请问模态分析的目的是什么呢

目的：提高结构的特征频率，这个手段就是为了改变、优化设计尺寸和设法减小结构的质量。

模态分析的最终目标是识别出系统的模态参数，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。

比如dmd当中就要注意频率问题，避免与气流共振，风洞试验就是测试这种力学结构问题的。

(8)结构模态分析实现方法的研究扩展阅读：

模态分析介绍

振动模态是弹性结构固有的、整体的特性。通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内的各阶主要模态的特性，就可以预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下产生的实际振动响应。因此，模态分析是结构动态设计及设备故障诊断的重要方法。

机器、建筑物、航天航空飞行器、船舶、汽车等的实际振动模态各不相同。模态分析提供了研究各类振动特性的一条有效途径。首先，将结构物在静止状态下进行人为激振，通过测量激振力与响应并进行双通道快速傅里叶变换（FFT）分析，得到任意两点之间的机械导纳函数（传递函数）。

用模态分析理论通过对试验导纳函数的曲线拟合，识别出结构物的模态参数，从而建立起结构物的模态模型。根据模态叠加原理，在已知各种载荷时间历程的情况下，就可以预言结构物的实际振动的响应历程或响应谱。

由于计算机技术、FFT分析仪、高速数据采集系统以及振动传感器、激励器等技术的发展，试验模态分析得到了很快的发展，受到了机械、电力、建筑、水利、航空、航天等许多产业部门的高度重视。已有多种档次、各种原理的模态分析硬件与软件问世。

‘玖’ 模态分析是什么，怎么做

模态分析是研究结构动力特性一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。这些模态参数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。这个分析过程如果是由有限元计算的方法取得的，则称为计算模态分析；如果通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数，称为试验模态分析。如果通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性，就可能预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际振动响应。因此，模态分析是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。
模态分析方法的经典定义是：利用系统固有模态的正交性，以系统的各阶模态向量所组成的模态矩阵作为变换矩阵，对通常选取的物理坐标进行线性变换，使得振动系统以模态坐标和模态参数所描述的、互相耦合的运动方程组，能够变为一组彼此独立的方程（每个独立方程只含一个独立的模态坐标。
其中计算模态分析是由ansys有限元软件分析得到的，而实验模态分析是由做实验，然后用相关分析软件分析得到。

‘拾’ 什么是模态分析

模态分析是研究结构动力特性一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。

模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。这些模态参数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。这个分析过程如果是由有限元计算的方法取得的，则称为计算模态分析；如果通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数，称为试验模态分析。通常，模态分析都是指试验模态分析。

模态分析的经典定义：将线性定常系统振动微分方程组中的物理坐标变换为模态坐标，使方程组解耦，成为一组以模态坐标及模态参数描述的独立方程，以便求出系统的模态参数。坐标变换的变换矩阵为模态矩阵，其每列为模态振型。

(10)结构模态分析实现方法的研究扩展阅读：

模态分析技术的应用可归结为以下几个方面：

1、评价现有结构系统的动态特性；

2、在新产品设计中进行结构动态特性的预估和优化设计；

3、诊断及预报结构系统的故障；

4、控制结构的辐射噪声；

5、识别结构系统的载荷。