UGNX8.5有限元分析入门：解决结构约束模态

在上述车架自由模态分析基础上，下面进行工况（约束）条件下的结构模态分析，查看副车架系统结构在约束条件下的模态参数（固有频率和模态形状）的变化。

1）在【仿真导航器】窗口分级树中右击【Solution 1】节点，从弹出的快捷菜单中选择【克隆】命令，右击复制的【Copy of Solution 1】节点，从弹出的快捷菜单中选择【重命名】命令，将此名称修改为【Solution 2】，如图9-25所示，注意该节点处于激活状态。

2）右击【约束】节点，从弹出的快捷菜单中选择【新建约束】和【固定约束】命令，弹出【固定约束】对话框，如图9-26所示，并在【类型过滤器】中切换为【多边形面】，在窗口单击副车架底部2根纵梁的底面，单击【确定】按钮，完成副车架系统模型边界约束的定义，如图9-27所示。

3）右击【Subcase-Eigenvalue Method 1】节点，从弹出的快捷菜单中选择【编辑】命令，弹出【解算步骤】对话框，如图9-28所示。将【名称】中【Subcase-Eigenvalue Method 1】修改为【Subcase-Eigenvalue Method 2】，单击【Lanczos数据】右侧的下拉按钮，在下拉菜单中选择【Real Eigenvalues-Lanczos 2】，单击右侧的【编辑】按钮，弹出【Real Eigenvalues-Lanczos 2】对话框，如图9-29所示。将【频率选项】中的【所需模态数】修改为【4】，单击两次【确定】按钮，完成所求模态参数的修改。

图9-25 复制节点并修改名称

图9-26 【固定约束】对话框

图9-27 副车架固定约束效果图

图9-28 设置解算步骤与方法

图9-29 修改所需模态的阶数

4）右击【Solution 2】节点，从弹出的快捷菜单中选择【求解】命令，弹出【求解】对话框，单击【确定】按钮。稍等，窗口出现【模型检查信息】、【分析作用监视器】和【解算监视器】3个对话框，其中【解算监视器】选项卡包括【解算方案信息】、【稀疏矩阵求解器】和【特征值提取】3个选项卡，等待出现图9-30所示【作业已完成】的提示后，关闭各个信息对话框。双击出现的【结果】节点，进入后处理分析环境。

5）在【后处理导航器】窗口出现了结构约束模态计算结果，如图9-31所示，显示出副车架系统结构在约束状态下的第1至第4阶的频率值，分别为第1阶固有频率97.20Hz，第2阶固有频率为118.8Hz，第3阶固有频率为157.5Hz，第4阶固有频率361.5Hz。

图9-30 约束模态解算监视器信息(www.xing528.com)

图9-31 约束模态计算结果情况

6）展开【模式1】、【位移-节点的】，双击【幅值】节点，窗口出现模型在第1阶频率97.20Hz共振时的变形云图，如图9-32所示。按照此方法分别可以查看结构在第2阶，第3阶频率共振时的振型云图，分别如图9-33和图9-34所示，还可以通过动画功能演示随着阶数的增加，整个模型的动态变形过程。

图9-32 第1阶约束模态整体振型云图

图9-33 第2阶约束模态整体振型云图

图9-34 第3阶约束模态整体振型云图

提示

从分析得到的模态振型云图中可以得到有效信息，比如装配模型中哪些部件结构容易发生振动，可以在设计时通过修改结构形状、尺寸或连接方式，有效地进行避振或减振设计。

7）单击工具栏中的【保存】按钮，保存上述操作成功的计算结果；单击工具栏中的【返回到模型】按钮；单击资源条上的【仿真导航器】按钮，返回到仿真模型环境。

本实例中其他计算结果和显示模式请参考随书光盘Book_CD\Part\Part_CAE_Finish\Ch09_frame\文件夹中的相关文件，操作过程的演示请参考视频文件Book_CD\AVI\Ch09_frame.AVI。

8）通过上述对副车架系统的自由模态与约束模态分析，先对这两种分析方法得到的结构进行对比和总结，两种方法得到的频率和振型描述如表9-1所示。

表9-1 自由模态与约束模态的频率和振型结果对比

从上表中可以看出，同一个结构，在自由模态与约束模态下求解的频率与振型完全不同，因为约束的施加改变了系统的刚度，导致系统频率与振型发生变化；约束的不同会产生不同的模态结果。自由模态能反映系统本身结构的固有属性，而约束模态则更能反映结构在实际工况条件下的模态特性。