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褚教授課程筆記 | 結(jié)構(gòu)動力學(xué)簡介

2021-12-07 23:38:18·  來源：BK聲學(xué)與振動  
　
結(jié)構(gòu)動力學(xué)簡介什么是結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析？了解結(jié)構(gòu)的實(shí)際動態(tài)行為和/或固有動態(tài)特性，以提高安全性、可靠性、能耗和舒適性。在哪里使用？結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析用于設(shè)計(jì)驗(yàn)
結(jié)構(gòu)動力學(xué)簡介

結(jié)構(gòu)動力學(xué)簡介

什么是結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析？

了解結(jié)構(gòu)的實(shí)際動態(tài)行為和/或固有動態(tài)特性，以提高安全性、可靠性、能耗和舒適性。

在哪里使用？

結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析用于設(shè)計(jì)驗(yàn)證、認(rèn)證測試、故障排除、“假設(shè)”場景預(yù)測、裝配分析、基準(zhǔn)測試、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測等。

分析如何進(jìn)行？

· 基于測量（也稱為實(shí)驗(yàn)測試）或基于計(jì)算機(jī)模擬（也稱為仿真分析）

· 仿真結(jié)果通常與測試結(jié)果相關(guān)聯(lián)，使用模型相關(guān)性來更新和改進(jìn)仿真模型以提供更好的預(yù)測

測量如何進(jìn)行？

· 僅測量結(jié)構(gòu)在自然載荷下的響應(yīng)（ODS、OMA），或在一個(gè)或多個(gè)自由度（DOF）上施加激勵(lì)力并同時(shí)測量激勵(lì)力和響應(yīng)（EMA）

· EMA中可以使用力錘激勵(lì)，亦可以使用一個(gè)或多個(gè)模態(tài)激振器激勵(lì)

· 測量多個(gè)響應(yīng)自由度的響應(yīng)，可使用單軸或三軸加速度計(jì)

· 測試從使用一個(gè)力錘和一個(gè)加速度計(jì)的雙通道錘擊測試，到具有超過10個(gè)模態(tài)激勵(lì)器和1000個(gè)響應(yīng)自由度的大型模態(tài)測量

結(jié)構(gòu)動力學(xué)簡介——測試

定義

通過實(shí)驗(yàn)手段（測試）獲得結(jié)構(gòu)特性和/或行為的表征。

方法

· 在真實(shí)激勵(lì)和實(shí)際邊界條件下進(jìn)行原位測量（例如ODS和OMA）

· 在受控激勵(lì)和受控邊界條件下的受控測量（例如，經(jīng)典模態(tài)分析）

優(yōu)點(diǎn)

· 實(shí)際物理結(jié)構(gòu)的表征，對結(jié)果有信心

· 輕松快速地執(zhí)行測量和進(jìn)行后分析

· 相對便宜的儀器，特別是對于較小的設(shè)置


缺點(diǎn)

· 需要可用的物理測試對象

· 如果需要進(jìn)行多次修改，則變得耗時(shí)且昂貴

結(jié)構(gòu)動力學(xué)簡介——仿真


定義

通過有限元仿真手段獲得結(jié)構(gòu)特性和/或行為的表征。

方法

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


優(yōu)點(diǎn)

· 縮短從概念到生產(chǎn)的時(shí)間

· 減少產(chǎn)品開發(fā)所需的原型數(shù)量


缺點(diǎn)

· 通常不包括（準(zhǔn)確的）阻尼信息

· 初始模型的準(zhǔn)確性往往不夠

結(jié)構(gòu)動力學(xué)簡介——測試-有限元集成

測試-有限元集成能將測試及有限元的優(yōu)缺點(diǎn)相互彌補(bǔ)。通過優(yōu)化測試策略和改進(jìn)有限元模型，縮短從概念設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的周期。

下圖是典型的邏輯圖。一方面可以基于有限元分析結(jié)果進(jìn)行預(yù)試驗(yàn)，指導(dǎo)測試怎么進(jìn)行，或如何進(jìn)行測量模型的規(guī)劃；另一方面，在有了一個(gè)物理原型并獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果之后，就能夠獲得包含阻尼的完整模態(tài)信息，基于這樣的信息，能夠完善有限元模型。

這是一個(gè)循環(huán)的過程，二者可以進(jìn)行相關(guān)性分析，從而知道兩個(gè)模型，特別是有限元模型，哪些地方具有不足需要改進(jìn)，將有限元模型調(diào)校好之后，就可以進(jìn)行一些模型更新或改進(jìn)預(yù)測，將改進(jìn)后與改進(jìn)前相比較，從而獲得解決實(shí)際問題的可行方案。

結(jié)構(gòu)動力學(xué)簡介1
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