本发明专利技术公开一种工程结构模态振型分析方法、装置、设备及介质，涉及工程结构振动技术领域，以解决传统对具有接触面的工程结构仿真精度差且不能识别出高阶模态对应的固有频率及振型。一种工程结构模态振型分析方法，包括：建立目标结构的线性有限元模型并进行有限元分析，得到目标阶次对应的线性有限元模型中各节点位移；基于目标阶次对应的线性有限元模型各节点位移，对非线性动力学有限元模型进行动力学分析，得到各目标阶次对应的振动数据；基于各目标阶次对应的振动数据，得到各目标阶次的固有频率和模态振型。本发明专利技术提供的工程结构模态振型分析方法用于提高非线性结构的仿真精度并识别出非线性结构各目标阶次的固有频率和模态振型。和模态振型。和模态振型。
【技术实现步骤摘要】
一种工程结构模态振型分析方法、装置、设备及介质
[0001]本专利技术涉及工程结构振动
，尤其涉及一种工程结构模态振型分析方法、装置、设备及介质。
技术介绍
[0002]振动环境是工程结构工作过程中必定承受的工作环境之一。现有通常采用有限元分析和仿锤击法等方法对工程结构进行振动分析。由于工程结构中含有大量的连接件，各连接件间含有大量的接触界面，在振动过程中，接触界面之间互相摩擦，会带来强烈的非线性效应，通过有限元分析对具有接触面的工程结构的抗振特性进行仿真精度较差；而锤击法中采用的锤击激励中包含很宽的频率范围，高阶响应会淹没于低阶响应，同时，由于求解载荷步的限制，适用于分析低阶响应的步长不足以分别高阶特征，因此无法识别出高阶固有频率对应的工程结构的模态振型。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的在于提供一种工程结构模态振型分析方法、装置、设备及介质，用于解决传统方法对具有接触面的工程结构的仿真精度差且不能识别出高阶模态对应的固有频率及振型。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：第一方面，本专利技术提出一种工程结构模态振型分析方法，包括：建立目标结构的线性有限元模型；对所述线性有限元模型进行有限元分析，得到目标阶次对应的线性有限元模型中各节点位移；将所述线性有限元模型转换为非线性动力学有限元模型；基于所述目标阶次对应的线性有限元模型中各节点位移，对所述非线性动力学有限元模型进行动力学分析，得到各目标阶次对应的振动数据；基于各目标阶次对应的振动数据，计算得到各目标阶次的固有频率和所述固有频率对应的模态振型。
[0005]与现有技术相比，本专利技术提供的一种工程结构模态振型分析方法中，非线性动力学有限元模型由于考虑了工程结构的接触面振动的非线性情况，因此可以对具有接触面的工程结构进行真实仿真；基于目标阶次临近线性有限元模型振动对应的各节点位移，对所述非线性动力学有限元模型进行动力学分析得到各目标阶次对应振动数据，由于目标结构的线性有限元模型与非线性动力学有限元模型结构相似，因此对线性有限元模型进行分析得到目标阶次对应的线性有限元模型中各节点位移与非线性动力学有限元模型的振型相似，将其作为非线性动力学有限元模型的初始激励进行仿真，能够激发出目标结构在目标阶次的真实模态振型；而且每次只分析一个目标阶次对应的模态振型，相当于只施加了一个频率相近的激励，基于各阶目标阶次对应的振动数据，计算各目标阶次的固有频率和固
有频率对应的模态振型时可以根据当前模态需求对计算步长进行取值，不需要区分阶次的高低，可以准确识别出各阶次目标结构的固有频率和模态振型。本专利技术将非线性引入连接件的模态分析，获得的固有频率及模态振型更接近实际情况。
[0006]第二方面，本专利技术还提供一种工程结构模态振型分析装置，包括：线性有限元模型建立模块，用于建立目标结构的线性有限元模型；节点位移提取模块，用于对所述线性有限元模型进行有限元分析，得到目标阶次对应的线性有限元模型中各节点位移；非线性动力学有限元模型转换模块，用于将所述线性有限元模型转换为非线性动力学有限元模型；动力学分析模块，用于基于所述目标阶次对应的线性有限元模型中各节点位移，对所述非线性动力学有限元模型进行动力学分析，得到各目标阶次对应的振动数据；固有频率和模态振型确定模块，用于基于各目标阶次对应的振动数据，计算得到各目标阶次的固有频率和所述固有频率对应的模态振型。
[0007]与现有技术相比，本专利技术提供的工程结构模态振型分析装置的有益效果与上述技术方案所述工程结构模态振型分析方法的有益效果相同，此处不做赘述。
[0008]第三方面，本专利技术还提供一种工程结构模态振型分析设备，包括：通信单元/通信接口，用于获取建立的目标结构的线性有限元模型；处理单元/处理器，用于对所述线性有限元模型进行有限元分析，得到目标阶次对应的线性有限元模型中各节点位移；将所述线性有限元模型转换为非线性动力学有限元模型；基于所述目标阶次对应的线性有限元模型中各节点位移，对所述非线性动力学有限元模型进行动力学分析，得到各目标阶次对应的振动数据；基于各目标阶次对应的振动数据，计算得到各目标阶次的固有频率和所述固有频率对应的模态振型。
[0009]与现有技术相比，本专利技术提供的工程结构模态振型分析设备的有益效果与上述技术方案所述工程结构模态振型分析方法的有益效果相同，此处不做赘述。
[0010]第四方面，本专利技术还提供一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质中存储有指令，当所述指令被运行时，实现上述工程结构模态振型分析方法。
[0011]与现有技术相比，本专利技术提供的计算机存储介质的有益效果与上述技术方案所述工程结构模态振型分析方法的有益效果相同，此处不做赘述。
附图说明
[0012]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术提供的一种工程结构模态振型分析方法流程图；图2为本专利技术提供的连接试件结构示意图；图3为本专利技术提供的一阶对应的施加初始位移后非线性动力学有限元模型中各节点的位移随时间变化曲线图；图4为本专利技术提供的滤波后采样点位移频谱曲线图；
图5为本专利技术提供的连接试件的一阶模态振型图；图6为本专利技术提供的连接试件的七阶模态振型；图7为本专利技术提供的一种工程结构模态振型分析应用框图；图8为本专利技术提供的一种工程结构模态振型分析装置的结构示意图；图9为本专利技术提供的一种工程结构模态振型分析设备的结构示意图。
[0013]附图标记：1
‑
第一L型板，2
‑
第二L型板。
实施方式
[0014]为了便于清楚描述本专利技术实施例的技术方案，在本专利技术的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。例如，第一阈值和第二阈值仅仅是为了区分不同的阈值，并不对其先后顺序进行限定。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。
[0015]需要说明的是，本专利技术中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本专利技术中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
[0016]本专利技术中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项（个）”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项（个）或复数项（个）的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项（个），可以表示：a，b，c，a和b的结合，a和c的结本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种工程结构模态振型分析方法，其特征在于，包括：建立目标结构的线性有限元模型；对所述线性有限元模型进行有限元分析，得到目标阶次对应的线性有限元模型中各节点位移；将所述线性有限元模型转换为非线性动力学有限元模型；基于所述目标阶次对应的线性有限元模型中各节点位移，对所述非线性动力学有限元模型进行动力学分析，得到各目标阶次对应的振动数据；基于各目标阶次对应的振动数据，计算得到各目标阶次的固有频率和所述固有频率对应的模态振型。2.根据权利要求1所述工程结构模态振型分析方法，其特征在于，所述将所述线性有限元模型转换为非线性动力学有限元模型，包括：将所述线性有限元模型中的实体单元替换为减缩积分格式单元；并在所述线性有限元模型中各连接件的接触面上建立接触对，得到非线性动力学有限元模型。3.根据权利要求1所述工程结构模态振型分析方法，其特征在于，所述基于所述目标阶次对应的线性有限元模型中各节点位移，对所述非线性动力学有限元模型进行动力学分析，得到各目标阶次对应的振动数据，包括：对每个目标阶次对应的各节点位移相对最大位移进行归一化处理；在所述非线性动力学有限元模型中以初始约束的方式施加一个目标阶次对应的归一化处理后的位移，并进行动力学分析，得到当前目标阶次对应的振动数据；在所述非线性动力学有限元模型中施加下一个目标阶次对应的归一化处理后的位移，并进行动力学分析，得到下一个目标阶次对应的振动数据，以此类推，得到各目标阶次对应的振动数据。4.根据权利要求1所述工程结构模态振型分析方法，其特征在于，所述基于各目标阶次对应的振动数据，计算得到各目标阶次的固有频率和所述固有频率对应的模态振型，包括：对所述各目标阶次对应的振动数据进行快速傅里叶变换并进行分析，得到峰值频率；基于所述峰值频率对目标阶次对应的振动数据进行滤波，得到目标频率振动数据；对所述目标频率振动数据进行快速傅里叶变换，得到目标频率频谱；基于所述目标频率频谱确定目标阶次的固有频率；基于所述目标频率振动数据确定各采样点的相位角和振动幅值，得到目标阶次的固有频率对应的模态振型。5.根据权利要求4所述工程结构模态振型分析方法，其特征在于，所述基于所述目标频率振动数据确定各采样点的相位角和振动幅值，得到目标阶次的固有频率对应的模态振型，包括：确定采样点的参考点；计算所述目标频率振动数据中各采样点相对于所述参考点的相位角；基于所述目标频率振动数据计算各采样点的振动幅值，并...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨茂，薛杰，穆朋刚，吴丹，宋少伟，时寒阳，王旭阳，
申请(专利权)人：西安航天动力研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。