刚体模态为什么频率不为零呢

wshunsur

刚体模态就是结构在自由状态下模态，频率应该是零的。
我算了一个结构，由shell63单元和beam4单元组成的。
空间结构，没有约束，理论上应该前6阶为刚体模态，前6阶频率为0.

可是我计算结果，前面4阶都是0，第五阶10.3740Hz，第六阶12.5554Hz，第7阶450.5953Hz
不知道怎么回事，有没有大侠遇到过
非常感谢

wshunsur

如果没有任何约束，应该有 6 个刚体模态，但是实际计算结果不会全为零，根据模型情况不同，计算误差也会有大小，有时模型中有一些问题，得到的刚体频率可能误差较大，但只要看模态确实是刚体位移，就可以认为其频率也是零，而不必管它实际数值。如果想要得到更好的结果，则必须仔细检查单元的质量，修改所有质量不好的单元，然后重新计算。再有：如果大量使用了 RBE3 单元，结果的误差也会比较大


我在网上找到的一个比较有道理的回复

ChaChing

计算误差是会有的, 但10.3740Hz/12.5554Hz好像不能说是计算误差吧?
不懂, 但觉得something is wrong!

wshunsur

第五阶10.3740Hz，第六阶12.5554Hz，太大了，不能算是误差的，但是好像也检查不出来啥原因，从ansys的振型图上看，第5，6阶确实是刚体模态，可是不知道为什么频率那么大。
看到好多论坛上也有这样的帖子问，也没找到建设性的办法。
主要是我想用一个小值shift一下刚度矩阵，可是如果刚体模态频率太大的话，根本shift不了

wshunsur

刚才才发现一个问题
ansys里面用subspace方法的时候是对的，前面六阶都是0，是对的。用Lanczos方法算的时候第五阶10.3740Hz，第六阶12.5554Hz，这个怎么解释呢，有点奇怪
有没有大侠帮帮忙啊

16443

最终还是模型的问题。
不同的模态处理方法对模型的要求不一样，你可以试试全部的模态法，然后看一下这些方法的分析原理与过程

wshunsur

多谢大侠指导
一个很简单的模型，我用其他的模态法都试算了，结果都是希望的那样，前面6阶为零，只有Lanczos方法很奇怪。但是我matlab程序是用Lanczos方法写的，偏偏就是要用这个，简直是没办法。不然要重新写程序了

/PREP7  
PI=3.14159265

ET,1,BEAM4  
ET,2,SHELL63

!/config,nres,1130
*DIM,BNODE,,161,4, , , ,  
*CREATE,ansuitmp
*VREAD,BNODE(1,1),'NODE','txt',,JIK,4 ,161, , , , , ,
(F5.0, 3F14.8)
*END
/INPUT,ansuitmp
!*  
!*STATUS,NODE,1,,1,,1,,

NNODE=161
*DO,INODE,1,NNODE
   N,BNODE(INODE,1),BNODE(INODE,2),BNODE(INODE,3),BNODE(INODE,4)
*ENDDO
R,1,0.14
R,2,1.8e-6,0.00012,0.00012
R,3,0.318


*DIM,MAT,ARRAY,3,3, , , ,   
*SET,MAT(1,1) , 3.15e10  
*SET,MAT(1,2) , 0.2
*SET,MAT(1,3) , 3000
*SET,MAT(2,1) , 2e11  
*SET,MAT(2,2) , 0.3
*SET,MAT(2,3) , 7810
*SET,MAT(3,1) , 3.15e10  
*SET,MAT(3,2) , 0.2
*SET,MAT(3,3) , 2450

*do,IMAT,1,3
    MPTEMP,1,0
    MPDATA,EX,IMAT,,MAT(IMAT,1)
    MPDATA,PRXY,IMAT,,MAT(IMAT,2)
    MPDATA,DENS,IMAT,,MAT(IMAT,3)
*enddo

!/config,nres,1130
*DIM,BELEMENT,,132,8, , , ,  
*CREATE,ansuitmp
*VREAD,BELEMENT(1,1),'ELEMENT','txt',,JIK,8 ,132, , , , , ,
(5F4.0, 3F14.8)
*END
/INPUT,ansuitmp

RI=1
!SHELL63 1~36 ELEMENTS

TYPE,   2   
MAT,       1
Real,1
*do,IELEM,1,36
     E,BELEMENT(IELEM,2),BELEMENT(IELEM,3),BELEMENT(IELEM,4),BELEMENT(IELEM,5)
*ENDDO

TYPE,   1   
MAT,      2
Real,2
*do,IELEM,37,78
     E,BELEMENT(IELEM,2),BELEMENT(IELEM,3)
*ENDDO

TYPE,   2   
MAT,       3
Real,3
*do,IELEM,79,132
     E,BELEMENT(IELEM,2),BELEMENT(IELEM,3),BELEMENT(IELEM,4),BELEMENT(IELEM,5)
*ENDDO

why_not

俺也遇到了这个问题，刚体模态频率不为零。比楼主还惨，只有三阶为0；期待高人出现……

Chelsea

why_not 发表于 2011-3-28 20:18

                               
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俺也遇到了这个问题，刚体模态频率不为零。比楼主还惨，只有三阶为0；期待高人出现……

检查一下是否可能是零部件相互之间的约束造成的

轴系摩擦

回复 3 # ChaChing 的帖子

小弟最近做了一个试验，我的试件是个不锈钢试件。被我抽象成一个悬臂梁。发现前面的峰值对应的频率是4HZ、8HZ、16HZ、400HZ，但是我觉得400HZ之前的那几个都应该是刚体模态，不是我想要的弹性模态。我想知道在实际测量中一般刚体模态是前几阶呢？能是多少呢？我经验不是很丰富，手头条件还很有限，不好判断。求解答。

轴系摩擦

回复 6 # 16443 的帖子

小弟最近做了一个试验，我的试件是个不锈钢试件。被我抽象成一个悬臂梁。发现前面的峰值对应的频率是4HZ、8HZ、16HZ、400HZ，但是我觉得400HZ之前的那几个都应该是刚体模态，不是我想要的弹性模态。我想知道在实际测量中一般刚体模态是前几阶呢？能是多少呢？我经验不是很丰富，手头条件还很有限，不好判断。求解答。

yyxt007

回复 11 # 轴系摩擦 的帖子

刚体模态的频率等于零，测试系统能测到的肯定不是刚体模态。
被测试件不受外界约束才会出现刚体模态，这种情况一般在试验条件下不会出现。有限元分析时，不施加任何约束，一般会有刚体模态，对于三维实体单元模型，前六阶为刚体模态。
梁的两端悬吊，测试垂直于悬吊方向的模态时，可认为是自由的。
对于悬臂梁，可以用理论解算算，验证一下。你的试验模型简化为悬臂梁是否合理？？

16443

轴系摩擦 发表于 2011-11-4 18:00

                               
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回复 6 # 16443 的帖子

小弟最近做了一个试验，我的试件是个不锈钢试件。被我抽象成一个悬臂梁。发现前面的 ...

你的试件满足梁理论的使用条件么？

轴系摩擦

回复 13 # 16443 的帖子

是满足的

轴系摩擦

回复 12 # yyxt007 的帖子

谢谢 呵呵