模态分析

定义：模态分析用于确定设计结构的振动特性（固有频率和振型），他们是承受动载荷的结构设计中的重要参数。同时，也是瞬态分析、谐响应分析，谱分析的的起点。

模态分析是一种线形分析，任何非线性均被忽略，可以进行有预应力的模态分析。

模态提取方法：

1.block lanczos（分块兰索斯法）适用于大型对称特征值求解问题

2.subspace（子空间法）适用于大型对称特征值求解问题

3.powerdynamics法，用于大模型。

4.reduced（缩减法）速度快，精度低

等等......

模态分析的基本步骤

1.建模

2.加载及求解

3.扩展模态

4.结果后处理

（1）模型的建立

只有线性行为是有效的；必须指定ex和dens，非线性行为被忽略。

（2）加载及求解

1.指定分析类型为模态分析。restar是无效的，若施加不同的边界条件，须重做分析。

mode extraction method（模态提取方法）

no.of modes to extract（模态提取阶数）该项对除缩减法以外的方法都是必须的。

no.of modes to expend（模态扩展数）次项只在采用缩减法，非对称法，阻尼法时要求设置。若要得到单元求解结果，则无论采用何种模态提取方法都需要打开“calculate elem results”项。

use lumped mass approx？（质量矩阵形成方式），一般采用默认，有梁或壳单元，采用集中质量矩阵会有很好的结果。

incl prestress effect？（预应力影响计算）

2.定义主自由度

当采用缩减法 ，提取模态时，要定义主自由度mdof，mdof选取的规则是：选取至少是感兴趣的模态阶数的倍数个mdof（个人认为相当于pkpm中的振型个数）。

3.模型上加载

在典型的模态分析中唯一有效的荷载是零位移约束，其他的荷载形式将被忽略。

4.指定荷载步选项

唯一可用的荷载步选项，为阻尼选项。

阻尼只在用damped法提取模态时有效。若果在模态分析后要进行单点响应谱分析，则在无阻尼模态分析中可以指定阻尼，虽不影响特征值的解，但它将被用于计算每个模态的有效阻尼比，此阻尼比将用于计算谱产生的响应。

5.求解

（3）模态扩展

“扩展模态”不仅适用reduce法提取的缩减振型，也适用其他方法得到的完整振型。要在后处理中观察振型，必须先扩展之。

具体操作如下：

1.打开expansion pass选项

solution/analysis type/expansion pass

2.指定模态扩展选项

solution/load step opts/expansionpass/single expand/expand modes

3.指定荷载步选项

4.开始扩展处理

solution/current ls

5.退出

solution

（4）观察结果

结果包括：固有频率，以扩展的振型，相对应力和力分布（如果需要）

/com，structural
/prep7
et,1,plane42
et,2,solid45
mp,ex,1,2.1e5
mp,prxy,1,0.3
mp,dens,1,7.8ee-9
blc4,-15,15,30,25
blc4,-10,140,20,10
k,9,-4,55
k,10,4,55
k,11,-3,140
k,12,3,140
a,4,9,11,12,10,3
lfillt,1,2,5
lfillt,1,4,5
lsel,s,line,14
lsel,a,line,17
asbl,1,all
allsel,all

adele,4,5,,1
aadd,all
numcmp,all
esize,6.7,0
lesize,11,,,1
lesize,14,,,1
amesh,all
k,,-10,,
k,,10,,
type,2
extopt,esize,18,0
extopt,aclear,1
vrotat,all,,,,,,15,16
wpro,,,90
cswpla,11,1,1,1,
nrotat,all
finish
/solu
antype,0
pstres,on
nsel,s,loc,x,15
d,all,,,,,,uy,uz,,,,
allsel,all
omega,1256.64,0,0,0
save
solve
finish
antype,2
modopt,lanb,10
mxpand,10,,,0
pstres,1
save
solve
finish
/post1
set,list
set,first
plnsol,u,sum,0,1
set,next
plnsol,u,sum,0,1
finish