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2022-04-28

RFEM 6 模态分析模块的功能

在 RFEM 6 和 RSTAB 9 中的动力分析分为几个模块。 模态分析模块是所有其他动力模块的先决条件,因为它可以对杆件、面和实体模型进行自振分析。

与在 RFEM 5 中要求您在相关的附加模块中为模态分析提供输入数据不同,在 RFEM 6/RSTAB 9 中的模态分析模块完全集成到程序中。 您可以使用它来确定结构的最小特征值,并且可以调整要考虑的特征值的数量。 您还可以定义多个模态分析(例如,当您想要分析不同的质量或刚度修改时)。

该模块的一些功能是自动考虑自重质量,直接导入荷载工况或荷载组合中的质量,定义附加质量,以及忽略模型中任何对象的质量。 该模块的这些和其他功能将在下文中详细介绍。

导入质量

在 RFEM 6 中,您可以使用多个选项来定义模态分析的质量。 系统自动考虑自重质量,您可以在模态分析类型的荷载工况中直接考虑荷载和质量,如图1所示。 您还可以选择是考虑将满荷载作为质量、考虑全局 Z 方向的荷载分量,还是只考虑重力方向的荷载分量。

此外,或者作为上述导入质量选项的替代方法,您可以手动定义在模态分析中将考虑其质量的荷载组合。 如果您选择了一个设计规范(图2),您可以创建一个地震/质量组合类型的设计状况,这样程序就会根据首选的设计规范自动计算质量状况,进行模态分析,如图3所示.

换句话说,程序会根据所选标准的预设组合系数创建一个荷载组合,其中包含用于模态分析的质量。

添加质量

如果您想将除静荷载以外的其他荷载视为质量,则可以在 RFEM 6 中对节点荷载、杆荷载、线荷载和面荷载进行计算。 这可以通过在定义荷载时选择质量作为荷载类型来完成。 对于此类荷载,可以在 X、Y 和 Z 方向定义一个或多个质量分量。 对于节点质量,您还可以指定转动惯量 X、Y 和 Z,以便对更复杂的质量点进行建模。 如图 4 所示。

忽略质量

通常有必要忽略质量,特别是当模态分析的输出用于地震分析时,每个方向的计算需要有效模态质量的 90%。

因此,您可以忽略所有固定节点和线支座中的质量,这样程序会自动停用与之相关的质量,但您也可以手动选择在模态分析中忽略质量的对象。 后者如图5所示。

导入初始状态

在为模态分析荷载工况定义输入数据时,可以考虑一个刚度代表模态分析初始位置的荷载工况。 您可以使用图 6 中显示的“考虑初始状态来自”选项来完成此操作。 因此,如果打开“初始状态设置”对话框并将刚度定义为一种初始状态,则可以在考虑初始状态的荷载工况下考虑受拉杆件失效时系统的刚度。 然后在模态分析中考虑该荷载工况的刚度,并获得一个更软的系统。

考虑缺陷

如图 7 所示,在定义模态分析荷载工况时也可以考虑缺陷。 适用于模态分析的缺陷类型包括来自荷载工况的等效荷载、结构整体初始缺陷表格、静力变形、屈曲模态、动力特征模态和缺陷工况组。

结构调整

在 RFEM 6 中,您可以在模态分析类型的荷载工况中轻松定义结构修改。 例如,您可以单独调整材料、截面、杆件、面、铰和支座的刚度。 您也可以修改某些附加模块的刚度。 选择对象后,其刚度属性将根据对象类型进行调整,并且您可以在单独的选项卡中进行定义,如图8所示。

如果您想在模态分析中分析对象(例如柱)的失效,可以在结构修改窗口中通过取消激活相关对象来执行此操作,如图9所示。

确定振型数的方法

有两种方法可以确定振型的数目。 第一种是手动定义要计算的最小振型的数量。 可用的振型数目取决于自由度(即自由质量点的数目乘以质量作用的方向的数目),但最多只能有 9999 个。

另一个选项是设置最大固有频率,以便自动确定振型,直到达到设置的固有频率。 这两个选项都显示在图 10中。

输出特征值、角频率、固有频率、固有周期、模态质量、有效模态质量、模态质量系数和参与系数

计算完成后,模态分析的结果可以以图形和表格的形式显示。 通过这种方式,您可以显示模态分析荷载工况的结果表,并查看结构的特征值、角频率、固有频率和固有周期。 此外,您还可以显示有效模态质量、模态质量系数和参与系数,如图 11所示。

计算节点或有限元网格点的质量

在 RFEM 6 中的模态分析的结果还包括网格点质量的表格和图形输出。 这样,您可以检查导入的质量,这些质量取决于模态分析的各种设置,并且可以显示在结果表的网格点质量选项卡中。

下表概述了以下结果: 质量平移方向(mX, mY, mZ ),质量转动方向(mφX, mφY, mφZ ),以及质量总和。 如果您对快速的图形评估感兴趣,您还可以以图形方式显示网格点中的质量。 这两个选项都显示在图 12中。

振型的可视化和标准化

如前所述,模态分析荷载工况的结果会在计算成功后显示在程序中。 因此,您可以立即以图形或动画的形式看到第一个振型。 在 RFEM 6 中可以轻松调整振型标准化的显示。

您可以直接在结果导航器中执行此操作,您可以在其中选择以下三个选项之一来显示振型: 将振型矢量 uj的值缩放为1(仅考虑平移分量);选择特征向量的最大平移分量并将其设置为1;或者考虑整个特征向量(包括旋转分量),取最大值,并将其设置为1。 如图 13 所示。


作者

Kirove 女士的职责是撰写技术文章并为 Dlubal 软件的客户提供技术支持。

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