nastran动力学及模态分析中文教程第8章 频率响应分析

第八章 频率响应 8．1 概 述 1) 计算震荡激励的响应 2) 激励在频域中显式定义，在每频率点作用力已知 3) 计算的响应通常包括节点位移、单元力和应力 4) 计算的响应为复数、由大小、相位定义 5) 频率响应分析分为直接法、模态法。 8．2 直接频率响应法 1）动力学方程 2）在MATi卡中PARAM,G和GE 不形成阻尼矩阵、而形成复刚度矩阵 其中， 与瞬态响应对应有 8.3 模态频率响应法 1） 转化为模态坐标中，求解解耦的单自由度系统得 2）求解该方程比直接法更快 3）如无阻尼或仅有模态阻尼（TABDMP1定义），方程才能解耦；否则，如果出现非模态阻尼（VISC,DAMP定义），使用低效率得直接频响法（对小的模态坐标矩阵）。 8.4 激励的确定 1） 定义为频率的数 2） MSC/NASTRAN中的几种定义 • RLOAD1: 用实部和虚部定义频变载荷 • RLOAD2 ：用大小和相位定义频变载荷 • LSEQ ：用静态载荷产生动态载荷 3） 用 DLOAD数据集卡组合频变力 4） RLOADi卡由DLOAD 情况控制卡选择 8.4.1 RLOAD1卡片 1) 定义如下频变载荷 2) 3) 由DLOAD=SID.选取 8.4.2 RLOAD2卡片 1) 定义如下频变载荷 2） 格式 3) 由DLOAD=SID.选取 8.4.3 FREQ卡片 1) 选择频率步长大小 2) FREQ卡片定义离散激励频率 3) FREQ1 定义fSTART, 频率增量、增量数目 4) FREQ2定义fSTART, fend对数间隔数 5) FREQ3 定义F1, F2和在二者间线性或对数插值数目（基于朝两端点或中心） 6) FREQ4 指定一个共振频率、一个等效的间隔频率数（在激励频率内） 7) FREQ5 指定一个频率范围和频率范围内的固有频率的分数 8) FREQ3, FREQ4, FREQ5 仅对模态法有效 9) FREQi 数据卡由FREQUENCY =SID情况控制卡选取 10) 所有FREQi数据卡用相同的ID 11) FREQ, FREQ1, FREQ2, FREQ3, FREQ4和FREQ5 卡可以在同一分析中使用 8.4.3.1 FREQ卡 1) 定义频率响应分析中的频率集 2) 格式 3) 由情况控制卡FREQUENCY = SID.选取 8.4.3.2 FREQ1卡 1) 定义频率响应问中频率集：通过开始频率、频率增量、增量数目 2) 格式 3) 由情况控制卡FREQUENCY = SID选取 4) fi = F1 + DF * (i - 1) 5) 单位：cycles per unit time. 8.4.3.3 FREQ2 1) 定义频率响应问题中频率集，通过开始频率、结束频率、对数增量数目 2) 格式 3) 由情况控制卡FREQUENCY = SID选取 4) 单位：cycles per unit time 8.3.3.4 FREQ3卡 1) 定义频率响应问题中频率集，通过指定两模态频率间的激励频率数 2) 格式 3) 仅用于模态频率响应 4) 由情况控制卡FREQUENCY = SID选取 5) 对各种CLUSTER 其中， 6)) 例子（F1=10,F2=20,NEF=11,TYPE=LINEAR） 8.3.3.5 FREQ4卡 1) 定义频率响应问题中频率集，通过指定范围内每阶固有频率附近激励频率数 2) 格式 3) 仅用于模态频率响应 4) 由情况控制卡FREQUENCY = SID选取 8.3.3.6 FREQ5卡 1) 定义频率响应问题中频率集，通过指定频率范围及该范围内的位置 2) 格式 3) 如fN1为F1和F2间的固有频率，则 4) 仅用于模态频率响应 5) 由情况控制卡FREQUENCY = SID选 8.5 模态频率响应与直接频率响应比较 注：“X”可用 8.6 SORT1和SORT2输出 1) SORT1输出每一激励频率点 2) SORT2输出给定节点、单元的结果 8.7 频率响应求解控制 8.7.1 执行控制 8.7.2 情况控制 8.7.3 数据模型集 8.7.4 输出控制 1）结点结果输出 2）单元输出结果 3）其 它 8.8 频变弹簧和阻尼器 (1) 弹簧刚度和阻尼器阻尼系数为频变函数 (2) CBUSH定义一般弹簧、阻尼连接 (3) PBUSH定义名义上的弹簧、阻尼连接 (4) PBUSHT定义变频弹簧、阻尼器的值 8.8.1 CBUSH 卡 片 1） 定义广义弹簧-阻尼器结构单元，可为非线性或频变 2） 格式 8.8.2 PBUSH卡片 1）定义广义弹簧-阻尼器结构单元性质 2）格式 8.8.3 PBUSHT卡 片 1）定义广义弹簧-阻尼器的频变或力变性质 2）格式 8.8.4 例子 SAMPLE USING CBUSH ELEMENT $ $ cbush1.dat $ TIME 10 SOL 108 CEND TITLE = VERIFICATION PROBLEM, FREQ. DEP. IMPEDANCE BUSHVER SUBTITLE = SINGLE DOF, CRITICAL DAMPING, 3 EXCITATION FREQUENCIES ECHO = BOTH SPC = 1002 DLOAD = 1 DISP = ALL FREQ = 10 ELFO = ALL BEGIN BULK $ CONVENTIONAL INPUT FOR MOUNT GRDSET,, , , , , ,23456 $ PS $ TIE DOWN EVERYTHING BUT THE 1 DOF GRID, 11, , 0., 0., 0.0 $ GROUND =, 12, =, =, =, , $ ISOLATED DOF SPC1, 1002 123456 11 $ GROUND CONM2, 12, 12, , 1.0 $ THE ISOLATED MASS $ $ EID PID GA GB GO/X1 X2 X3 CID $ CBUSH 1000 2000 11 12 0 $ PBUSH 2000 K 1.0 B 0.0 $ PBUSHT 2000 K 2001 B 2002 $ TABLED1, 2001 $ STIFFNESS TABLE , 0.9 0.81, 1.0, 1.0, 1.1, 1.21 ENDT TABLED1 2002 $ DAMPING TABLE , 0.9 .2864789, 1.0,.318309, 1.1,.3501409 ENDT $CONVENTIONAL INPUT FOR FREQUENCY RESPONSE PARAM, WTMASS, .0253303 $ 1/(2*PI)**2. GIVES FN=1.0 DAREA, 1, 12, 1, 2. $CAUSES UNIT DEFLECTION FREQ, 10, 0.9, 1.0, 1.1 $ BRACKET THE NATURAL FREQUENCY RLOAD1, 1, 1, , , 3 TABLED1,3 $ TABLE FOR FORCE VS. FREQUENCY , 0.9, 0.81, 1., 1., 1.1, 1.21,ENDT $ P = K ENDDATA 例2，直接频响法 激励为作用在角点的单位载荷，频率范围在20~1000间，频率步为20HZ, 结构阻尼g=0.06. INPUT FILE FOR PROBLEM #5 ID SEMINAR, PROB5 SOL108 TIME30 CEND TITLE = FREQUENCY RESPONSE DUE TO UNIT FORCE AT TIP ECHO = UNSORTED SPC = 1 SET 111 = 11, 33, 55 DISPLACEMENT(SORT2, PHASE) = 111 SUBCASE 1 DLOAD = 500 FREQUENCY = 100 $ OUTPUT (XYPLOT) $ XTGRID= YES YTGRID= YES XBGRID= YES YBGRID= YES YTLOG= YES YBLOG= NO XTITLE= FREQUENCY (HZ) YTTITLE= DISPLACEMENT RESPONSE AT LOADED CORNER, MAGNITUDE YBTITLE= DISPLACEMENT RESPONSE AT LOADED CORNER, PHASE XYPLOT DISP RESPONSE / 11 (T3RM, T3IP) YTTITLE= DISPLACEMENT RESPONSE AT TIP CENTER, MAGNITUDE YBTITLE= DISPLACEMENT RESPONSE AT TIP CENTER, PHASE XYPLOT DISP RESPONSE / 33 (T3RM, T3IP) YTTITLE= DISPLACEMENT RESPONSE AT OPPOSITE CORNER, MAGNITUDE YBTITLE= DISPLACEMENT RESPONSE AT OPPOSITE CORNER, PHASE XYPLOT DISP RESPONSE / 55 (T3RM, T3IP) $ BEGIN BULK param,post,0 PARAM, COUPMASS, 1 PARAM, WTMASS, 0.00259 $ $ PLATE MODEL DESCRIBED IN NORMAL MODES EXAMPLE $ INCLUDE ’plate.bdf’ $ $ SPECIFY STRUCTURAL DAMPING $ PARAM, G, 0.06 $ $ APPLY UNIT FORCE AT TIP POINT $ RLOAD2, 500, 600, , ,310 $ DAREA, 600, 11, 3, 1.0 $ TABLED1, 310, , 0., 1., 1000., 1., ENDT $ $ SPECIFY FREQUENCY STEPS $ FREQ1, 100, 20., 20., 49 $ ENDDATA 例3，模态频响法 激励为振幅为0.1 psi的分布载荷与作用在角点的1.0 lb集中力，相位为45度。模态阻尼为 0.03，频率范围20HZ~1000HZ,间隔20HZ. 每共振点取5个频率点。 INPUT FILE FOR PROBLEM #6Co ID SEMINAR, PROB6 SOL 111 TIME 30 CEND TITLE = FREQUENCY RESPONSE WITH PRESSURE AND POINT LOADS ECHO = UNSORTED SEALL = ALL SPC = 1 SET 111 = 11, 33, 55 DISPLACEMENT(PHASE, PLOT) = 111 METHOD = 100 FREQUENCY = 100 SDAMPING = 100 SUBCASE 1 DLOAD = 100 LOADSET = 100 $ OUTPUT (XYPLOT) $ XTGRID= YES YTGRID= YES XBGRID= YES YBGRID= YES YTLOG= YES YBLOG= NO XTITLE= FREQUENCY (HZ) YTTITLE= DISPLACEMENT RESPONSE AT LOADED CORNER, MAGNITUDE YBTITLE= DISPLACEMENT RESPONSE AT LOADED CORNER, PHASE XYPLOT DISP RESPONSE / 11 (T3RM, T3IP) YTTITLE= DISPLACEMENT RESPONSE AT TIP CENTER, MAGNITUDE YBTITLE= DISPLACEMENT RESPONSE AT TIP CENTER, PHASE XYPLOT DISP RESPONSE / 33 (T3RM, T3IP) YTTITLE= DISPLACEMENT RESPONSE AT OPPOSITE CORNER, MAGNITUDE YBTITLE= DISPLACEMENT RESPONSE AT OPPOSITE CORNER, PHASE XYPLOT DISP RESPONSE / 55 (T3RM, T3IP) $ BEGIN BULK PARAM, COUPMASS, 1 PARAM, WTMASS, 0.00259 $ $ PARAMETERS FOR POST-PROCESSING $ $ PLATE MODEL DESCRIBED IN NORMAL MODES EXAMPLE $ INCLUDE ¡¯plate.bdf¡¯ $ $ EIGENVALUE EXTRACTION PARAMETERS $ EIGRL, 100, 10., 2000. $ $ SPECIFY MODAL DAMPING $ TABDMP1, 100, CRIT, +, 0., .03, 10., .03, ENDT $ $ APPLY UNIT PRESSURE LOAD TO THE PLATE $ LSEQ, 100, 300, 400 $ PLOAD2, 400, 1., 1, THRU, 40 $ $ APPLY PRESSURE LOAD $ INPUT FILE FOR PROBLEM #6 (Cont.)Co RLOAD2, 400, 300, , ,310 $ TABLED1, 310, , 10., 1., 1000., 1., ENDT $ $ POINT LOAD $ $ IF ¡¯DAREA¡¯ CARDS ARE REFERENCED, $ ¡¯DPHASE¡¯ AND ¡¯DELAY¡¯ CAN BE USED $ RLOAD2, 500, 600, , 320,310 $ DPHASE, 320, 11, 3, -45. $ $ DAREA, 600, 11, 3, 1.0 $ $ COMBINE LOADS $ DLOAD, 100, 1., .1, 400, 1.0, 500 $ $ $ SPECIFY FREQUENCY STEPS $ FREQ1, 100, 20., 20., 49 FREQ4, 100, 20., 1000., .03, 5 $ ENDDATA