DmCras 结构动力修改

  一个新产品设计制造出来后经过模态试验其动力特性如不能符合设计要求,如何对此设计进行修改?DmCras为此指出了路径。它是优化动力设计的有效工具。所谓结构动力修改有两个含义:1、如果机器作了某种设计上的修改,它的动力学特性将会有何种变化?这个问题被称为SDM的正问题。2、如果要求结构动力学参数作某种改变,应该对设计作何种修改?这是 SDM 的反问题。与结构动力修改联系在一起的还有动力灵敏度分析和强迫响应估计。
  结构动力修改:良好的愿望和工程应用可能。结构动力修改(SDM)是设计师期待多年的愿望。结构动力修改的正问题和反问题,如果封闭在有限元计算模型内解决, 其正问题是很方便的,只要改变单元类型、划分和材料特性等参数重新计算一次就可以,现在已大量应用于计算机辅助设计。其反问题就是特征值的反问题,由于物理性质上的特点及数学工具的难度较大,目前在理论上还不完善。由于材料特性、构件结合面及非线性等因素,根据计算的各种方案得到的动力特性变化规律必须经过试验验证。通常所指的SDM 是指在试验模态分析基础上的,即根据已完成的模态试验建立的动力学模型,预测结构进行某种修改后动力特性应有的变化(正问题)或为了得到改进的动力特性应对结构作何种允许的修改(反问题)。
  鉴于测试技术的困难,目前试验模态的建模仍然是很粗糙的。对SDM 的实用性有一个认识过程。原理上是否适用小修改?质量或刚度修改量如何向各个自由度分解?对于极坐标及球坐标系进行的模态试验如何用于建立在直角坐标系的质量、刚度修改的动力修改公式?此外,修改结果的可信度多少?如何检验?上述诸多问题根据已发表的论文和软件似乎还没有人敢肯定地回答。即使如此,由于设计制造一种新型机器需要一个很长周期,利用灵敏度分析和动力修改原理,在已制成的样机结构模态分析的基础上与工程师的经验相结合,找出结构动力薄弱环节,使得最小的结构修改取得最理想的动力特征,指出一条修改的大致路径,其实用意义和经济价值是显然的。

DmCras 软件功能
频率灵敏度分析
  在某一选定的自由度上进行质量修改。单位质量改变(千克)引起模态频率的变化程度。不同阶的模态对同1自由度而言频率灵敏度不同。
  在某一对选定的自由度之间进行刚度修改,各阶模态频率的灵敏度。是单位刚度改变(牛顿/米) 引起模态频率的变化程度。不同阶的模态频率,对同一对自由度而言,灵敏度不同。
  对某一选定的模态阶频率,按质量修改的灵敏度大小,列出最大的20个自由度。
  对某一选定的模态阶频率,按刚度修改的灵敏度大小,列出最大的20对自由度。刚度修改允许一端为接地"G",表示在某一自由度与地之间增加一个刚度(支撑弹簧)。
结构设计修改(正问题)
  在某一自由度上加减质量或某一对自由度上加减刚度引起模态频率、阻尼、频响函数及振形动画的变化。一次修改可以同时进行多达1000个修改条件。
共振频率修改(反问题)
  希望某一阶模态频率作某种修改以避开共振。修改结果是在指定自由度上应修改的质量或指定的对自由度之间应增加或减小的刚度的值。
频响函数仿真
  模态测量一般只对固定测点、移动敲击点进行N次测量。也可以固定激振点,移动测量点进行N次测量。利用本功能可以获得任意激励及任意测量点之间的仿真频响函数N×N个。包括动力修改前和修改后。
强迫响应仿真
  ·  正弦激励可以获得任意激励任意输出点在频响范围内扫频过程波形变化情况。
  ·  脉冲激励可以获得在任意激励自由度上施加单位脉冲力在任意测量点上的振动脉冲响应。
进行结构动力修改的必要条件
  ·  必须进行良好的模态分析,自由度划分不能过于稀少。
  ·  除了传感器必须进行标定,还要进行系统标定。
  ·  模态振形矩阵必须用单位质量归一。


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