模态分析中如何提取模态质量

xinyuxf

模态分析相关，可以看看

模态分析过程中打开振型型则化开关命令的Nrmkey设置为ON)，ANSYS程序将自动将每阶模态的最大位移单位化，就可以提取模态质量。计算方法如下：

1、利用SSUM对ETABLE动能数据求和获得结构总动能（ ）；

2、 将结构总动能除以 得到 ，其中 是系统的角频率。下面是《ANSYS Verification Manual》VM89.DAT稍加修改后提取模态质量的例子：

1. /PREP7
   
2. /TITLE, VM89, NATURAL FREQUENCIES OF A TWO-MASS-SPRING SYSTEM
   
3. C*** VIBRATION THEORY AND APPLICATIONS, THOMSON, 2ND PRINTING, PAGE 163,EX 6.2-2
   
4. ET,1,COMBIN14,,,2
   
5. ET,2,MASS21,,,4
   
6. R,1,200 ! SPRING CONSTANT = 200
   
7. R,2,800 ! SPRING CONSTANT = 800
   
8. R,3,.5 ! MASS = .5
   
9. R,4,1 ! MASS = 1
   
10. N,1
    
11. N,4,1
    
12. FILL
    
13. E,1,2 ! SPRING ELEMENT (TYPE,1) AND K = 200 (REAL,1)
    
14. TYPE,2
    
15. REAL,3
    
16. E,2 ! MASS ELEMENT (TYPE,2) AND MASS = .5 (REAL,3)
    
17. TYPE,1
    
18. REAL,2
    
19. E,2,3 ! SPRING ELEMENT (TYPE,1) AND K = 800 (REAL,2)
    
20. TYPE,2
    
21. REAL,4
    
22. E,3 ! MASS ELEMENT (TYPE,2) AND MASS = 1 (REAL,4)
    
23. TYPE,1
    
24. REAL,1
    
25. E,3,4 ! SPRING ELEMENT (TYPE,1) AND K = 200 (REAL,1)
    
26. M,2,UX,3
    
27. OUTPR,BASIC,1
    
28. D,1,UY,,,4
    
29. D,1,UX,,,4,3
    
30. FINISH
    
31. 
    
32. 
    
33. /SOLU
    
34. ANTYPE,MODAL
    
35. MODOPT,subspa,2,,,2,ON
    
36. MXPAND,2,,,YES
    
37. SOLVE
    
38. FINISH
    
39. 
    
40. 
    
41. /post1
    
42. 
    
43. 
    
44. set,1,1
    
45. etabl,kene,kene
    
46. ssum
    
47. 
    
48. *get,keneval1,ssum,,item,kene
    
49. *get,freqval1,mode,1,freq
    
50. eigen1=(2*3.14159*freqval1)**2
    
51. 
    
52. pmass1=2*keneval1/eigen1
    
53. 
    
54. 
    
55. set,1,2
    
56. etabl,kene,kene
    
57. ssum
    
58. *get,keneval2,ssum,,item,kene
    
59. *get,freqval2,mode,2,freq
    
60. eigen2=(2*3.14159*freqval2)**2
    
61. pmass2=2*keneval2/eigen2
    
62. 
    
63. 
    
64. finish

复制代码

rogen

好贴，为什么没有人顶那，顶一下！

dkzhu

好帖子，支持

ljq2008

好铁 真好！@

gulite75

这种帖子是应该大力支持

zhouxman

模态质量提取有什么用处呢？？

heshulin

回复 xinyuxf 的帖子

你好朋友，请教一下您，为什么系统的总动能是1/2m*ω*ω？我们知道的公式最后一项不是应该是速度吗？你这里是频率啊！

Chelsea

zhouxman 发表于 2009-12-10 15:11

                               
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模态质量提取有什么用处呢？？

这个主要是为了简化系统分析的复杂程度，我们建立的运动模型一般都是在位形空间坐标下的，其质量矩阵和刚度矩阵不可避免的会出现耦合项，这对于系统的求解是非常不利的，所以通过提取模态刚度和模态质量，可以利用坐标变换将复杂系统的坐标转换到模态空间中，由于模态刚度和模态质量是对角阵，所以就可以实现系统的解耦，从而大大简化相关的计算！

heshulin

回复 xinyuxf 的帖子

楼主你好，不知道您有没有仔细看过keneval这个参数，不管你在set，1，i  每一个子步骤，都是一样的，也就是说，实际上这个是一个系统的总动能，包含了各阶模态对动能的贡献，你用一个总的来除任意一阶的，能得到任意一阶的模态质量吗？

Chelsea

heshulin 发表于 2010-10-26 14:16

                               
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你好朋友，请教一下您，为什么系统的总动能是1/2m*ω*ω？我们知道的公式最后一项不是 ...

这里没问题，你说的也对，应该是速度项
不过由于ansys在做模态分析的时候会自动做归一化处理
所以这里ω实际上表征的就是ω*1的情况，即速度

Chelsea

heshulin 发表于 2010-10-26 15:01

                               
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楼主你好，不知道您有没有仔细看过keneval这个参数，不管你在set，1，i  每一个子步骤 ...

在模态分析中
set，1，i
表征的是第i阶模态振型
此时其系统只做只有这一阶振动的能量
而不包含其它阶的能量

heshulin

Chelsea 发表于 2010-10-26 15:27

                               
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在模态分析中
set，1，i
表征的是第i阶模态振型

谢谢您的回答，我当时有个地方搞错了，导致了后面结果的错误，让我误以为不对，经过我的验证，此方法可行，以上我回复的两个帖子大家可以当做没看见！谢谢

heshulin

Chelsea 发表于 2010-10-26 15:25

                               
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这里没问题，你说的也对，应该是速度项
不过由于ansys在做模态分析的时候会自动做归一化处理
所以这里ω ...

您好，小弟我有点愚钝，呵呵，我还是没搞明白，即便是我这里设置了对振型归一化了，也就是说该阶模态最大的位移处是1，但是，这也不能从频率就得到速度啊？为什么w*1就是速度了？麻烦您了，再给我解释清楚点好吗？

Chelsea

heshulin 发表于 2010-10-26 15:45

                               
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您好，小弟我有点愚钝，呵呵，我还是没搞明白，即便是我这里设置了对振型归一化了，也就是说该阶模态最大 ...

这个简单推导一下应该就能得到
模态振型假设用{u}表示
很显然在最大速度位置有最大速度分布：{v}=2πω{u}
因此动能可以表示为T=0.5{v}'{m}{v}=2*π^2*ω^2*{u}'{m}{u}
所以模态质量M={u}'{m}{u}=T/(2*π^2*ω^2)

我前面的表述可能存在一定的问题

kevin210099

小弟學習了,謝謝!