OptiStruct模态贡献量理论基础

对于单自由度系统，可以借助放大因子(动态变形与静变形的比)来研究系统模态对响应的影响。单自由度振动系统的位移放大因子为

式中，为载荷频率与系统固有频率之比，那么这个单自由度系统的响应实际上就由这个放大因子决定，因此可以借助放大因子来研究这个系统的振动特性。图14-11所示为不同阻尼比的幅频特性曲线，在载荷频率接近系统固有频率时，系统产生振，此时表征系统响应的放大因子由阻尼比确定。

对于连续体，假设其多阶模态在同一自由度上均存在分量，这些模态频率分别为Л=100H

P=200Hz、B=300Hz、4=400Hz和=450Hz。在该自由度上给予0~500Hz的扫频载荷，对上面提到的每一阶模态，可以做出其放大因子与频率比的曲线，此时将频率比乘以系统对应的固有频率，即可将单自由度振动系统的幅频曲线拓展为多自由度系统的幅频特征曲线，如图14-12所示，曲线 Betal~Beta5分别为频率Л~5对应的模态在0~500Hz范围内的放大因子(与幅值正相关)。

图14-11 单自由度振动系统幅频特性曲线

图14-12 多自由度系统幅频特性曲线

对于某一个特定频率，其总响应为该频率上所有单自由度模态响应的向量和。

即在频率空间中，某个频率上的总体响应是若干模态的叠加效果，某阶模态对总体响应的贡献量可以写成以下形式：

这里需要注意的是，总响应和单个模态响应均为向量，模态贡献量除了考虑幅值以外，同时还包含与总体响应的夹角。图14-13所示为极坐标系某频率响应的模态贡献量示例。在 OpuSuruc 的模态法频响计算中，用户可以使用 PFMODE 卡片方便地输出模态贡献量，并通NVH 诊断分析与优化SBEVG%的后处理工联国显宗及主要贡献模委具对模态资献量进行解析。图1414所系为。ve中的模态贡献量柱状图显示及主要贡献模态。

图14-13极坐标系下的模态贡献量

图14-14 HyperView中的模态贡献量及模态振型结果

14.2.2 PFMODE卡片

PFMODE输出卡片格式如下，其关键字说明见表14-4

详细说明如下。

1)当PFMODE和PFPANEL同时出现时，输出文件类型必须一致，比如同时为H3D或者同时为PUNCH。

2)当输出文件为PUNCH 文件时，模态贡献量将按照降序方式排列记录。

3)PFMODE(FLUID，…)和PFMODE(STRUCTURE，…)可以存在于同一个头文件中，但是在一个SUBCASE中，只能出现一次。

4)只有当响应类型为FLUID 时，FLUIDMP和PANELMP才会起作用。

5)当响应类型为STRUCTURE时，SET类型必须是GRIDC，即点和自由度;当响应类型是FLUID 时，SET类型为GRID。

6)FREQUENCY 关键字可以定义扫频频率的一个子集。

7)FILTER用来过滤贡献量，当模态贡献量小于FILTER时，将不输出。

8)当总响应幅值低于10-~…“时，将不计算对应的模态贡献量。当ipower的值不在1~31之间时，将使用30作为ipower 的值。

9)dB的计算采用公式20log10(p/p0)，其中，p0是参考声压;p是计算声压。参考声压取值决定于整个模型的输人单位，如对于国际单位制m、kg、s，参考声压为2e-5;当单位制采用 MPa,即 mm、t、s时，参考声压为 2e-11。

10) 指定输出文件类型格式:PFMODE(type，OUTPUT=0utfle)=setdof/PEAKOUT。

11) 需要输出关于超单元内部节点的模态贡献量时(CMS)，参数SEINTPNT需要被定义,用来将超单元中的内部节点转换为外部节点。

12) smp=NONE只在计算流体响应点模态贡献量激活时(ype=FLUID)才能工作。当计算响应为结构响应时，默认smp=ALL。当type=FLUID时，smp和fmp可以被设置为 NONE13)option 只有在 MODAL参数被定义时才起作用。