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Hyperworks Optistruct模态频率响应分析中的残余矢量介绍

2020年01月21日 CAE 阅读 1,584 views 次

在Hyperworks中使用OptiStruct求解器进行模态频率响应分析时,如果使用PARAM, KDAMP,-1选项,模态阻尼会进入复刚度矩阵(和结构阻尼一样)。此时解耦后的方程如下所示:

如果把基于动态载荷的静态分析位移矢量加入到特征值向量矩阵X,则模态法的求解精度可以大幅度提高。这些向量通常被称为残余矢量,这种方法称为模态加速。该方法有以下两种实现方法。

(1)单位载荷法。通过在动载自由度上施加单位静载得到残余矢量。也就是说,生成残余矢量使用的静载荷是施加在动载激励施加自由度上的单位矢量。残余矢量的个数等于加载的自由度数。

(2)施加载荷法。最多生成两个残余矢量,它们是加载频率为0时的动载矢量。如果实部和虚部相同或者其中一个为0,则只使用其中一个。该方法效率更高,是默认的方法。

在位移激励的情况下,残余矢量通过求解静态载荷工况得到,即在动态位移激励的自由度上施加单位位移。

频率响应分析的载荷和边界条件在输入文件的Bulk Data段定义,并且需要被SUBCASE段的SPC和 DLOAD引用。

残余矢量可以用于模态频率响应/声学/瞬态分析。使用残余矢量可以提高计算精度,是Optistruct的默认设置。如果用户需要控制,可以使用工况控制段的RESVEC选项:

RESVEC (APPLOD/UNITLOD,DAMPLOD/NODAMP)=Value

Value的取值可以是Yes或No。如果 Value值为No,括号内的关键字将被忽略,这种情况下残余矢量计算被取消。

APPLOD关键字根据模态频率响应/声学瞬态分析的动载生成残余矢量。UNITLOAD关键字根据动载自由度上的单位载荷生成残余矢量。

DAMPLOD关键字根据粘性阻尼自由度上的单位载荷生成粘性阻尼残余矢量RESVEC。关键字 NODAMP关闭生成粘性阻尼残余矢量(默认情况下生成)。

虽然DAMPLOD和NODAMP是工况控制段的选项,它们仍然会作用于模型中所有模态FRF/声场分析/瞬态响应分析。

当使用Lanczos法进行特征值分析时,默认情况下会生成基于应用载荷和粘性阻尼的残余矢量。如果是使用AMLS进行特征值分析,则默认情况下会基于自由度单位载荷法和粘性阻尼自由度法生成残余矢量。只要定义了强制位移、速度和加速度激励就会生成残余矢量。

如果包含了残余矢量,则对于无约束模型会自动启用惯性释放分析。用户可以通过PARAM, INREL,-1并在自由度上指定 SUPORT1或 SUPORT来约束刚体位移。使用SUBCASE段的 SUPORT1引用用于约束刚体位移的边界条件。这些约束也可以无需通过SUBCASE段引用 SUPORT BulK Data项定义。可以使用自动的惯性释放功能 PARAM,INREL,2(默认),自动生成需要的 SUPORT/SUPORT1。如果生成残余矢量 RESVEC时不希望进行惯性释放,则需要设置 PARAM, INREL,0或PARAM, AUTOSPRT,0将其关闭。

如果对残余矢量生成使用了自动惯性释放(使用默认值或用户指定PARAM,INREL,-2),特征值分析得到的FRF/瞬态响应特征模态将用于惯性释放分析。所有低于极限值( FZERO)的模态都将作为刚体模态在惯性释放分析中使用。如果没有低于 FZERO的模态,系统将根据模型几何生成6个全局刚体模态并用于惯性释放分析。用户可以通过PARAM、 FZERO和Value设置FZERO值,FZERO的默认值为0.1。

必须在SUBCASE段使用FREQUENCY定义一个频率集,使用 METHOD定义模态提取方法。为了节约计算时间,之前保存的特征向量可以通过SUBCASE段的EIGVRETRIEVE提取。除了各种粘性阻尼单元和材料阻尼外,还可以通过PARAM和G定义全局的均匀结构阻尼。

模态阻尼通过SDAMPING应用阻尼表TABDMP1施加。PARAM和KDAMP参数用于定义阻尼表的定义方法。

参考文献

[1] 欧贺国, 方献军, 洪清泉. RADIOSS理论基础与工程应用[M]. 机械工业出版社, 2013.

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