为了改进精度,在建立模态模型时,应尽量纳入更多的模态。最有效的方法是把子结构进行craig-Bampton缩减后再进行固有值分析,进而转化为模态模型。这样,操作上可能比用子结构模态综合法直观易懂,精度又可以保证。但是,这种方法对于实验模态分析来说无法运用。4。5 有限元模型的实验验证方法
一个有限元模型是否真实反映了实际结构的特性,最终还需要通过与实验结果的比较来判断。在cAE实践中,对于复杂结构来说,一次性地建立起准确的数学分析模型几乎不可能,往往要不断地与实验结果进行对比并相应地改进分析模型。cAE的名称直译为计算机辅助工程,似乎只是利用计算机进行分析计算,但是离开了实验的CAE可能会脱离实际,甚至导致错误的结论。所以,从更深入的意义上来说,CAE还应该包括实验分析技术。有效的CAE实践应该合理地把握解析与实验这两个“车轮”之间的平衡。对于一个优秀的CAE工程师来说,掌握机械动力学原理对于做出正确的判断很重要,同样,了解必要的实验分析技术对于增强工程感觉、提高工程素养同样很重要。本节介绍如何通过与实验结果的对比来提高有限元模型精度的方法。
4.5.1 实验-解析相关分析的一般方法
通过与实验结果的对比来提高分析模型的精度的过程称为实验。解析相关分析(correlation)。对于动力学分析来说,相关分析主要,是检验解析得到的固有频率和模态形状是否准确。这可以直接通过对比模态分析的结果来进行,也可以通过对比频率响应函数来进行。由于测量频率响应函数(传递函数)比进行实验模态分析要容易得多,通常情况下,采用对比频率响应函数的相关分析方法。
作为解析与实验的对比,首先,二者的边界条件应该一致。解析模型的边界条件可以任意设定,而实验中的边界条件则往往受到一定限制。对于约束边界条件,需要制作夹具来固定住实验对象。这样一方面增加实验成本,另一方面(也是主要方面)受夹具变形等因素的影响,很难准确表现真实使用条件下的约束条件。因此,一般在实验中,采用较易实现的无约束的自由边界条件。这可以通过空气弹簧支撑或柔性绳索悬挂的方式实现。相应地,解析模型也应采用自由边界条件。
如果解析结果与实验结果达不到要求的相关性,则需要对解析模型进行改进。首先要检查解析模型中是否存在错误,以下是一些基本的检查方法。
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