Nastran频率响应分析
第八章 频率响应分析
8．1 概 述
1)
2)
3)
4)
5) 计算震荡激励的响应 激励在频域中显式定义，在每频率点作用力已知 计算的响应通常包括节点位移、单元力和应力 计算的响应为复数、由大小、相位定义 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） 定义为频率的函数
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) 格式
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f START , 频率增量、增量数目
4) FREQ2定义f START , 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) 定义频率响应问题中频率集：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) f i = 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
5)
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f N1为F 1和F 2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 ”表可用
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 #6ID 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.)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