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[声学基础] 褚教授课程笔记 | 结构动力学简介

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发表于 2021-11-11 09:41 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 BK声学与振动 于 2021-11-11 09:43 编辑

结构动力学简介

什么是结构动力学分析?
了解结构的实际动态行为和 / 或固有动态特性,以提高安全性、可靠性、能耗和舒适性。

在哪里使用?
结构动力学分析用于设计验证、认证测试、故障排除、“假设”场景预测、装配分析、基准测试、结构健康监测等。

分析如何进行?
基于测量(也称为实验测试)或基于计算机模拟(也称为仿真分析)

仿真结果通常与测试结果相关联,使用模型相关性来更新和改进仿真模型以提供更好的预测


测量如何进行?  
仅测量结构在自然载荷下的响应(ODS、OMA),或在一个或多个自由度(DOF)上施加激励力并同时测量激励力和响应(EMA)

EMA中可以使用力锤激励,亦可以使用一个或多个模态激振器激励

测量多个响应自由度的响应,可使用单轴或三轴加速度计

测试从使用一个力锤和一个加速度计的双通道锤击测试,到具有超过10个模态激励器和1000个响应自由度的大型模态测量


结构动力学简介——测试

定义
通过实验手段(测试)获得结构特性和/或行为的表征。

方法
在真实激励和实际边界条件下进行原位测量(例如ODS和OMA)

在受控激励和受控边界条件下的受控测量(例如,经典模态分析)


优点
实际物理结构的表征,对结果有信心

轻松快速地执行测量和进行后分析

相对便宜的仪器,特别是对于较小的设置


缺点
需要可用的物理测试对象

如果需要进行多次修改,则变得耗时且昂贵


结构动力学简介——仿真

定义
通过有限元仿真手段获得结构特性和/或行为的表征。

方法
使用有限元分析(FEA)程序(例如Nastran®、Ansys®、Abaqus®和 I-deas)
进行分析。


优点
缩短从概念到生产的时间

减少产品开发所需的原型数量


缺点
通常不包括(准确的)阻尼信息

初始模型的准确性往往不够


结构动力学简介——测试-有限元集成


测试-有限元集成能将测试及有限元的优缺点相互弥补。通过优化测试策略和改进有限元模型,缩短从概念设计到生产的周期。

下图是典型的逻辑图。一方面可以基于有限元分析结果进行预试验,指导测试怎么进行,或如何进行测量模型的规划;另一方面,在有了一个物理原型并获得实验结果之后,就能够获得包含阻尼的完整模态信息,基于这样的信息,能够完善有限元模型。

这是一个循环的过程,二者可以进行相关性分析,从而知道两个模型,特别是有限元模型,哪些地方具有不足需要改进,将有限元模型调校好之后,就可以进行一些模型更新或改进预测,将改进后与改进前相比较,从而获得解决实际问题的可行方案。

WeChat Screenshot_20211111094255.png


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