请问：自由模态分析和约束模态分析区别是什么？ 在工程上是怎么应用的？

xj841000

请问：自由模态分析和约束模态分析区别是什么？ 在工程上是怎么应用的？

altair_vega

1 结构的模态是与结构本身的特性和约束有关的，至于需要求解自由模态还是约束模态，完全取决于工作的需要，模态分析时的约束方式应与实际工作条件下一致，当然，如果工作时结构没有约束，如飞机、火箭等，则需要进行只有模态的分析；
2 在作自由模态分析时，可能会得出前几阶固有频率为0，这些为0的固有频率表现为刚体模态；
3 自由模态和约束模态不能被认为是“带约束的模态是自由模态的子集，约束后，模态数变少”，模态数与系统的自由度数有关，与约束无关，自由模态和约束模态并没有什么谁包含谁的概念；
4 自由模态和工作模态的作用完全一样，都用于结构的模态分析，自由模态分析的对象主要是无约束的结构，如火箭、飞机等.

欧阳中华

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     altair_vegat帖子里有个打字错误，可能会引起读者费解：
   1 结构的模态是与结构本身的特性和约束有关的，至于需要求解自由模态还是约束模态，完全取决于工作的需要，模态分析时的约束方式应与实际工作条件下一致，当然，如果工作时结构没有约束，如飞机、火箭等，则需要进行只有模态的分析；

   应该是：“..........................如飞机、火箭等，则需要进行自由（只有）模态的分析；”

   自由模态和约束模态，实际上都属于各种不同的边界条件，自由模态是自由边界条件，也就是在边界上没有对系统约束；而除此之外的边界条件都对系统边界有所约束，称约束模态。

   自由模态和约束模态都是实际中可能存在的形式，只是正如altair_vegat说的自由模态在求解时如果不做特殊处理，特征值的前几个会等于零，也就是解出对应的刚体运动模态了. ..

   看了这些应该理解自由模态和约束模态的区别了吧，就像简支梁和悬臂梁有什么区别一样. . .

romason

如题, 那么工作过程中多数做自由模态分析, 怎么用它来分析工作时候的约束模态呢?

vib

请教边界条件对频响函数曲线的影响是怎样的？

欧阳中华

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   自由模态和约束模态应该是没有关系的，不能根据自由模态推测约束模态，也就部存在用自由模态来分析工作时候的约束模态，如果哪位有这样的例子，帖上来学习学习. ..

   不同的边界条件对应于不同的模态特性，也同样对应不同的频率响应函数曲线. ..

lailaicsu

有几点不明白。 首先，不是说飞机，导弹才算自由模态的，很多工程实际上都是先算自由模态的。
                其次，加了约束，就是少了自由度，约束和自由度是一回事。
               举个例子，先算一个杆件的自由模态，然后把它一端固定，就是悬臂梁，它的扭转刚度没变吧，按理说应该扭转模态是一致的吧。是不是这么回事？
            所以，约束模态 就是自由模态的子集.一般来说，我们研究物体离散后，都认为是多自由度，每个质量点都是有各自的自由度，所有这些点的自由度所有可能的组合，就是这个模型所有理论可能出现的模态。那么无论怎么约束，应该都会存在某一种情况下和自由模态的时候某一阶次是对应的。。不知道是不是这个意思.
                         我问过很多做这些项目的人，问他们先算自由模态，然后再加约束，在实际工作状态下算频响 ，那岂不是自由模态算了是多此一举？感觉一直很纳闷这个事情。

请大哥解释下。

欧阳中华

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    一般来说，计算实际约束结构模态或响应，是不需要用到相应自由模态的结果，所以不是必要条件.  .

lailaicsu

请教授指点
   说具体点，我现在要算曲轴的角振动，防止它跟发动机活塞往复运动的那个基频 发生共振，
其实这个活塞往复给曲轴轴承上带来的轴承力应该可以看做是激励吧。是不是就是只需要算在这样的激励下的频率响应即可？
   那这样的话，我又有疑问，在实际中，其实有很多所谓的约束其实就是力，就是力把它约束住了，这样的话，岂不是都可以把这些力当做激励，影响的只是自由模态吗？

欧阳中华

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    前面讨论的是所说的梁，是结构，也就是“一般来说，计算实际约束结构模态或响应，是不需要用到相应自由模态的结果，”。

  至于机构应该比结构更复杂，几个中各个零件之间到底是约束还是激励，这本身是要靠力学与专业知识来判断的，如果是约束那么就应该在计算模态是考虑进去，如果是激励计算模态不必考虑，只是当着激励就可以了.. .

ChaChing

看完楼上各资料, 终於有点了解这两词的意义
自由模态就是unconstrained mode, 约束模态就是constrained mode, 对吧!

原帖由 欧阳中华 于 2008-7-12 11:09 发表

                               
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正如altair_vegat说的自由模态在求解时如果不做特殊处理，特征值的前几个会等于零，也就是解出对应的刚体运动模态了...

我的认知不同补充一下, 自由模态在求解时如果不做特殊处理, 特征值的前几个会"不"等于零, 而是接近零
比如NASTRAN中需加上SUPORT card, 经特殊处理後刚体模态才会等于零
说穿了, 所谓特殊处理就是强迫指定刚体模态等于零

ChaChing

工作过程中多数做自由模态分析, 是吗? 可否举例说明!?
我了解的是"很少"做自由模态分析, 大部分会加上合适的约束条件, 其他欧阳先生答了太切题了

ChaChing

工程实际上都是先算自由模态的, 是吗?
我了解的是"很少"做自由模态分析, 大部分会加上合适的约束条件
除非是已有自由模态的试验值, 会先做来比较校准用, 後续仍会加上合适约束

加了约束, 就是少了自由度, 但约束和自由度是不同一件事, 约束模态也绝不是自由模态的子集
的确可能存在某一种情况下约束模态和自由模态会是对应接近的, 但一般都已经是高阶模态了

love5211109

受教了··

mnbvc1255

受教了。。。