高频，模态叠加法和直接积分法对比

song0404

请教各位做过高频谐响应分析的朋友，对于同一个结构采用模态叠加法和直接法(ansys 中的FUll法，为什么会出现差异呢？我现在验证一个普通板的振动，采用这两种方法计算结果与理论解对比，单元尺寸0.1m，发现300Hz以下两种方法吻合较好，但是400Hz以上full法误差较大，请问这是为什么呢？

htbbzzg

    Full 方法的瞬态分析，其结果与积分时间步长有很大关系。估计你的时间步长比较大，造成高频时的计算误差较大。
    直接积分的时间步长应该不大于： 1/ (2*PI*fmax)/10
        其中 PI - 圆周率；fmax - 最高频率。
    这个条件的意思是：在最高频率的每次振动中，至少需要 10 个积分点。

song0404

htbbzzg 发表于 2014-8-26 07:02
Full 方法的瞬态分析，其结果与积分时间步长有很大关系。估计你的时间步长比较大，造成高频时的计算误 ...

谢谢你的回复，是这样的，我做的是谐响应分析，不是瞬态分析，是频域的，所以不存在时间步长的问题。还有你的公式好像有些问题，周期T=1/fmax,所以应该是1/fmax/10 吧

song0404

问题已经解决，由于采用了实体单元，full法计算时考虑了板厚度方向的变形，在加载位置产生了类似于应力集中的现象，取厚度中心位置处的结果则吻合较好

mt917taylor

能问两个问题吗？
1.对于这样的高频响应分析，你的结构模态计算的哪一阶呀，频率为多大呀？过高频率的话，一是能不能算，二是准不准确。
2.如何利用ansys做出导纳图？难道是你先导出速度，然后除以激励自己计算的？能不能介绍一下，具体如何操作的？
非常感谢

song0404

mt917taylor 发表于 2014-8-27 09:01
能问两个问题吗？
1.对于这样的高频响应分析，你的结构模态计算的哪一阶呀，频率为多大呀？过高频率的话， ...

1.我就是为了验证高阶模态的准确性做了这个对比，结果表明对于我的模型，算到1000Hz没有问题，是准确的。算到哪一阶没有定论，一般是你关注频率的1.5~2倍就可以了，当然最好进行测试；
2.是的，导出结果，然后根据公式除以激励就行了，用的命令流；具体如何导出数据你可以参考相关帖子，网上很多。GUI也可以

bigbigreder

对于模态叠加法而言，是基于模态分析的，认为各阶模态之间互不影响，最终的谐响应曲线是各阶模态响应的叠加。而full方法是直接求刚度矩阵。所以说模态叠加法是一个近似方法，其优点是节约时间。理论上说full方法是一种更为准确的方法，但由于时间成本太大，再加上在低频段模态叠加法和用full方法差距很小，所以一般只用模态叠加法就可以。而在高频段，模态叠加容易滤去高频信息，所以这就是为什么高频不准的原因。模态叠加法的可以有效的保证低频段的准确性，在高频无法保证。

song0404

bigbigreder 发表于 2014-8-27 22:56
对于模态叠加法而言，是基于模态分析的，认为各阶模态之间互不影响，最终的谐响应曲线是各阶模态响应的叠加 ...

呵呵，朋友你说的没错，但是你看错了我的帖子，我问的是模态叠加法准确，full法不准确的原因，不过已经解决了

bigbigreder

你在用模态叠加法时，激励的形式是什么？力？

song0404

bigbigreder 发表于 2014-8-27 23:10
你在用模态叠加法时，激励的形式是什么？力？

是的，就是简单的力

bigbigreder

如果没有用大质量法，直接施加简单的力，然后用响应除以激励得到的传递函数是有问题的。

song0404

bigbigreder 发表于 2014-8-28 23:24
如果没有用大质量法，直接施加简单的力，然后用响应除以激励得到的传递函数是有问题的。

呵呵，请问有什么问题呢？还有能否解释一下什么叫大质量法，什么时候使用。
我现在没有发现问题，结果很好

dujunmin

bigbigreder 发表于 2014-8-28 23:24
如果没有用大质量法，直接施加简单的力，然后用响应除以激励得到的传递函数是有问题的。

我也想知道，存在什么问题呢？

archevalier

不是在加速度激励的时候才用大质量法的吗

bigbigreder

song0404 发表于 2014-8-29 22:14
呵呵，请问有什么问题呢？还有能否解释一下什么叫大质量法，什么时候使用。
我现在没有发现问题，结果很 ...

因为我对楼主的模型以及边界条件不是特别清楚，所以这里面可能有些我没理解清楚的地方，而且我刚刚加入这个论坛，级别不够，所以看不到您的图。。。如果我的回复有问题的地方也请楼主及时指出啊，希望多向各位专家学习。
楼主提到了仿真解与理论解之间的吻合度的问题并且也在之后给出了详细的解释，对于这个我没有什么疑问了。但楼主并没有提到仿真解与试验结果的比较，所以我对楼主在仿真的一些设置存在疑问。
我在这里说下我的一个案例，我之前做过一个案例是关于安全气囊控制器，这个控制单元里有个加速度传感器是控制安全气囊的起爆的，当碰撞发生时，碰撞信号会从控制器与汽车的连接处（一般为螺栓连接）传递到传感器上，然后传感器根据碰撞信号判断是否起爆安全气囊。所以我们必须保证从连接处传递到传感器的信号不要变化太大，我们会通过做振动扫频试验得到转递率曲线作为判断。我们会将控制其器用螺栓安装在振动台上，然后做几组扫频试验（5-1000hz,当然也可以用随机振代替），从而得到了5到1000hz的传递率曲线，我们这里规定传递率大小在0.8-1.2之间，我们就认为通过，不通过我们就会改变传感器位置。
我们仿真组会在样品生产之前就去预估我们的传感器位置是否符合要求，我所用的软件为ansys,我需要用软件去模拟实际的振动试验，在仿真中我们先从激励说起，我们知道传递率与激励形式无关，在ansys中有位移和力激励可供选择。但位移只能用full法，而力激励可以用模态叠加法，所以我们一般会用力激励。模态叠加法会根据模态的结果计算，如果不用大质量法的话就会忽略振动台对于样件的限制作用，从而导致模态的仿真结果不准确，应而告知harmonic的结果也不准确，简单的说用大质量法的目的就是为了考虑振动台的影响。在ansys workbench中可以用remote point加mass point实现，在经典中可以用质量单元实现。通过试验和仿真的对比，运用大质量法在我们的case中是必要的。
以上是我的一些解释，若有不足或疑问之处请及时指出。