文档介绍：承蒙Sanarus Medical 提供图片频率分析(模态分析)长沙凯士达信息技术开发有限公司CAE工程师:谢莉2? 2007 SolidWorks Corp. 机密文件。学****要点?频率分析的相关知识?案例分析3? 2007 SolidWorks Corp. 机密文件。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4? 2007 SolidWorks Corp. 机密文件。频率分析的相关知识?什么是振动?–钟摆和秋千的摆动,是我们身边最典型的振动现象。–乐器的弦振动而发出声音。–小提琴用弓拉弦,吉他用手指或拨片拨弦,在钢琴上敲击琴键则小锤打击琴弦而使琴弦振动起来。–洗衣机在脱水时也会突突突地产生很大的振动现象。–按摩机是机械的振动,地震则是大地的振动。–如果在不平整的地上或公路上开车的话,也会感到让人心情变坏的烦人的振动。为便于理解振动现象,我们从了解固有频率(固有周期),固有模态,共振等表示振动特有现象的术语开始5? 2007 SolidWorks Corp. 机密文件。频率分析的相关知识?固有频率(以钟摆为例)–摆动钟摆,则钟摆以一定的周期和一定的频率有规律地振动起来了。–振动的幅度(振幅)大也好小也好,周期和频率总是一定的。–振动频率:是单位时间里摆动的次数。–1秒钟内的次数用Hz(赫兹)来表示。–周期:摆动1次所需要的时间。–钟摆的形状(长度)决定了其固有的数值。–钟摆越长周期越长,钟摆越短周期越短。振幅:大振幅:小6? 2007 SolidWorks Corp. 机密文件。频率分析的相关知识?固有频率(以钟摆为例)–钟摆的振动所经过的时间越来越小,最后停了下来。–这是因为空气的阻碍、磨擦的阻碍等的阻力妨碍了钟摆的摆动(振动)。–因为这样的阻力作用使振动衰减的力而起作用,被称为衰减力。–钟摆在没有外部而来的强迫它摆动的力(重力除外)作用下的振动称为自由振动。–与此相对应,地震和汽车因为地基能、发动机等的强迫力作用下的振动称为强迫振动。任何结构都具有其固有频率(固有周期),其值由其本身的结构所决定自由振动是一种无衰减力的振动状态,它将永远不停地振动下去。7? 2007 SolidWorks Corp. 机密文件。频率分析的相关知识?静力分析中,节点位移是主要的未知量。[K]d=F中[K]为刚度矩阵,d为节点位移的未知量,而F为节点载荷的已知量。?在动力学分析中,增加阻尼矩阵[C]和质量矩阵[M]上式为典型的在有阻尼的交迫振动方程。当缺少阻尼及外力时,该缺少阻尼及外力时(自由振动),该方程式简化为8? 2007 SolidWorks Corp. 机密文件。频率分析的相关知识?固有振动模态(以弦的振动为例)–两端被固定住的弦,以手指弹一下张紧的弦,弦则振动起来,振动在空气中传播发出声音。弦以下图所示的各个振动形式所对应的状态,振动起来。这种振动形式称为弦的固有模态。固有振动形态名称1阶振动2阶振动3阶振动9? 2007 SolidWorks Corp. 机密文件。频率分析的相关知识?固有振动模态(以弦的振动为例)–固有模态和固有频率是一一对应的。对于1阶固有模态,就有以1阶固有频率振动的振动形式,对于2阶固有模态则有2阶频率振动的振动形式。–象这样所定的频率和振动模态组合起来则存在着1阶、2阶、3阶……等多个振动形式。要点:振动的形式(振形)称为振动模态。一般从低频开始,称为1阶、2阶、3阶……固有频率,并且具有与各个固有频率对应的振动模态。10? 2007 SolidWorks Corp. 机密文件。频率分析的相关知识?共振(以荡秋千为例)–荡得好的人荡几下马上就能荡得很高–这是因为与秋千摆动的节拍和时间配合起来的原因。–换句话说,与秋千的固有频率(固有周期)相配合,这种状况,称为共振。–共振,对于机械和结构一般是应该要避免的一种现象。要点:振动外力的周期和结构固有周期一致或接近则要发生共振。共振因为会使振动变得越来越强,一般应该避免。