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NX Nastran – 动力分析 (39)  

2011-09-19 06:30:58|  分类: Nastran资料 |  标签: |举报 |字号 订阅

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  第 20 章  试验 - 分析相关性

       1.    试验 - 分析相关性介绍
       2.    集成的试验 - 分析过程
       3.    试验前的计划
       4.    试验后的评估
       5.    概要
       6.    模型改进

 

      1.   试验-分析相关性介绍

        *   由于模型和试验的不确定因素,NX Nastran 的结果和试验数据可能不一致。 
        *   一般来说:“没人相信分析结果 (除了建模的人),而人人都相信试验数据 (除了试验人员)。” 
        *   模型不确定性的来源: 
        *   被模拟问题的物理学; 
        *   边界条件; 
        *   材料属性; 
        *   接头柔性; 
        *   “As-built” 和 “as-designed” 
        *   阻尼   
        *   试验 – 分析相关性的目标: 
             *   评估 NX Nastran 分析结果与试验数据之间的相关程度。 
             *   细化 NX Nastran 分析模型以使分析结果与试验数据一致。 
        *   处理相关性的人员必须了解试验数据、NX Nastran 分析结果以及二者的不确定性。

 
      2.   试验 – 分析集成过程

        *   试验 – 分析集成的四个阶段: 
            1.   试验前的计划阶段 (试验仿真); 
            2.   数据获取 (取得原始数据,如:加速度); 
            3.   数据简化和分析 (处理原始数据以得到感兴趣的量,如:模态形状); 
            4.   试验后的评估 (检查试验数据和 NX Nastran 分析结果的一致性,细化 NX Nastran 模型以使分析结果与试验一致)。 
        *   分析人员关心阶段 1 和 4,而试验人员关心阶段 2 和 3。 
 
      3.   试验前的计划
        *   创建一个基本的 NX Nastran 模型以确定较优的激励和测量位置。对此有两种做法: 
              *   仿真和观察 
              *   交互正交性检查 
        *   仿真和观察:使用 NX Nastran 对试验进行仿真,选择最大响应位置的输入和输出进行比较。 
        *   交互正交性检查:
            由建议测量位置的集合创建一个分析集 (A-set),使用 Guyan 减缩。计算模态形状并按质量阵进行规范化。这一矢量集称为 “试验” 模态 FT , 输出这一模态集 (它应该跨越感兴趣的频率范围) 以及 A-set 的质量矩阵。
            然后,删除 A-set,重新进行模态计算, 计算 A-set 自由度对所有模态的响应,输出这些模态 (Fa, 称为  “分析” 模态)。 
        *   第三次运行 NX Nastran,读入两组结果并计算:

                      NX Nastran – 动力分析 (39) - htbbzzg - htbbzzg的博客

         *   如果建议的测量位置 (A-set) 是合适的,则结果矩阵在对角线上为 1,而在非对角线上为 0。如果非对角线上的项非零,则表示建议的测量位置不合适,必须选择一组新的测量位置。 (对实际情况,非对角线上的项小于 0.05 是可以接受的) 
        *   修改试验前的计划,可以使用 DMAP 的 premaca.vXXXX 模块,它包含在 NX Nastran 的设置文件中。 
        *   在 NX Nastran 中也可以进行模态的有效质量1 和动能2 的计算,以确保在试验前对试验件有较好的了解。 
        *   试验和分析的位置需要完全一致 (位置和坐标方向),以便于试验前的计划和试验后的评估。可以使用 RBARs, MPCs 和替换的输出坐标系以 “调整” 位置。 
        *   在激励和测量位置得到了验证以后,应该对试验进行模拟以保证试验时试验件中不会出现过大的应力。 


      注解:
         (1).    对于第 i 个模态,有效质量 = NX Nastran – 动力分析 (39) - htbbzzg - htbbzzg的博客

               其中 M = 质量矩阵,    Dm = 刚体矢量。
         (2).   对于第 i 个模态,动能 =  NX Nastran – 动力分析 (39) - htbbzzg - htbbzzg的博客

          。  这表示模态中的能量分布。 

      4.   试验后的评估
        *   观察比较 NX Nastran 的分析结果与试验数据,或进行交互正交性检查。 
            *   观察 - 图形 
                *   XY 图形曲线: 
                *   将试验数据和 NX Nastran 的结果画在同一个图上,比较其幅值和频率范围的一致程度。 
                *   确保绘在同一个图上的曲线表示的是同一个指定位置和方向。 
           *   结构图: 
                *   将试验和分析得到的模态形状画在同一个图上并评价其一致程度 (也可以用动画)。 
        *   也可以对非图形数据进行观察比较,例如比较测量和计算得到的共振频率。 
        *   交互正交性检查 
                 对试验 - 分析相关性的定量检查是交互正交性检查,定义为: 
                 其中   Ft = 试验模态 
                         Maa = A-set 质量矩阵 
                           Fa = 计算得到的 A-set  的分析模态 
                 为使试验和分析之间有较好的可比性,非对角线项应该小于对角线项的 10%。 
                 受到 COR (相关性矩阵) 中较大的非对角线项影响的模态可以 “关闭”。 
        *   如果在试验数据和分析结果之间有较大的差异,可能需要细化 NX Nastran 模型以得到更好的一致性。 


       5.   COR 示例:
             考虑如下所示的二维梁模型。假定每隔一个节点布置加速度计。测量 x 和 y 方向的平移加速度。 
                       NX Nastran – 动力分析 (39) - htbbzzg - htbbzzg的博客

                      试验频率和模态形状
                            NX Nastran – 动力分析 (39) - htbbzzg - htbbzzg的博客

   
                   NX Nastran 频率和模态形状

                            NX Nastran – 动力分析 (39) - htbbzzg - htbbzzg的博客

                   试验和 NX Nastran 的频率很靠近。

      输入数据:

          ID     PRETEST, DYNOTES
          SOL 103
          TIME 15
          COMPILE MODERS, SOUIN=MSCSOU, NOLIST, NOREF
          ALTER ’mxx.*phix’$
          MATPRN  MXX,,,,//$
          MATPCH  MXX,PHIX,,,// $
          CEND


          TITLE = NX Nastran  -----  NX/XL
          SUBTITLE = MODES CASE CONTROL
          LABEL = DEFAULT SUBCASE STRUCTURE
          DISP =  ALL 
          SPC=1
          METHOD=100
          BEGIN BULK
          PARAM   AUTOSPC YES
          GRDSET, , , , , , ,345
          BAROR, , , , , 0., 1., 0.
          GRID    1               0.0     0.0     0.0
          GRID    2               1.      0.0     0.0
          GRID    3               2.      0.0     0.0
          GRID    4               3.      0.0     0.0
          GRID    5               4.      0.0     0.0
          GRID    6               5.      0.0     0.0
          GRID    7               6.      0.0     0.0
          GRID    8               7.      0.0     0.0
          GRID    9               8.      0.0     0.0
          GRID    10              9.      0.0     0.0
          GRID    11              10.     0.0     0.0
          CBAR    1       1       1       2              
          CBAR    2       1       2       3       
          CBAR    3       1       3       4       
          CBAR    4       1       4       5       
          CBAR    5       1       5       6       
          CBAR    6       1       6       7       
          CBAR    7       1       7       8       
          CBAR    8       1       8       9       
          CBAR    9       1       9       10      
          CBAR    10      1       10      11      
          $  REDUCE TO TEST DOF
          ASET1, 12, 2, 4, 6, 8, 10
          SPC     1       1       123456  0.0     
          PBAR    1       1       .01     .016    .016                             
          MAT1    1       3.+7            .3      7.7                           
          EIGRL   100     0.0     10000.  6                              
          ENDDATA 
            
          注解:A-set 点与试验件有相同的几何位置。 
  
          ID COR, DYN.NOTES
          TIME 30
          SOL 100
          COMPILE USERDMAP, SOUIN=MSCSOU, NOLIST, NOREF
          ALTER 2 $
          $----------------------------------------------------------
          $  DMAP TO COMPUTE CROSS-ORTHOGONALITY
          $    INPUTS FROM NX Nastran RUN:  MXX (A-SET MASS)
          $                                 PHIX (A-SET MODE SHAPES)
          $    (PREVIOUS M/N RUN USED MATPCH TO PUNCH DMI ENTRIES)
          $    INPUT FROM TEST:  PHITEST (A-SET MODE SHAPES)
          $    OUTPUTS:  UNITCHK (UNIT MASS CHECK)
          $              COR (CROSS-ORTHOGONALITY MATRIX)
          $----------------------------------------------------------
          $  READ DMI INPUT
          DMIIN  DMI,DMINDX/PHIX,PHITEST,MXX,,,,,,,/  $
          $  VERIFY INPUT MATRICES
          MATPRN  PHIX,PHITEST,MXX,,// $
          $  MULTIPLY PHIX(TRANS)*MXX = PHITMASS
          MPYAD  PHIX,MXX,/ PHITMASS /1///$
          $  MULTIPLY PHITMASS*PHIX = UNITCHK
          MPYAD  PHITMASS,PHIX,/ UNITCHK // $
            
          $  PRINT TITLE AND UNITCHK
          MATPRN  UNITCHK,,,,// $
          MESSAGE  // ’CHECK ON UNIT MASS’/  $
          $  MULTIPLY PHITMASS*PHITEST = COR
          MPYAD  PHITMASS,PHITEST,/ COR // $
          $  PRINT TITLE AND COR
          MATPRN  COR,,,,// $
          MESSAGE // ’CROSS-ORTHOGONALITY MATRIX’/ $
          ENDALTER
          CEND


          TITLE =    CROSS-ORTHOGONALITY CHECK
          BEGIN BULK
          DMI,PHITEST,0,2,1,0,,10,6
          DMI,PHITEST,1,1,0.,.0,0.,.15,0.,
           ,.40,0.,.70,0.,1.0
          DMI,PHITEST,2,1,.15,0.,.45,0.,.70,
           ,0.,.90,0.,1.0,0.
          .
          .  (rest of PHITEST)
         

            
          DMI     MXX            0       6       1       0              10      10
          DMI*    MXX                            1               1  9.62499976E-02
          *                      3  1.92499999E-02
          DMI*    MXX                            2               2  1.38867334E-01
          *                      4  2.67470982E-02               6 -1.37760025E-02
          *                      8  4.32037748E-03              10  3.94638191E-05
          .
          .  (rest of MXX)
          .
          DMI     PHIX           0       2       1       0              10       6 
          DMI*    PHIX                           1               1 -1.02694275E-17
          *         3.79799381E-02 -3.21330419E-17  3.09179097E-01  1.62494801E-17
          *         7.69559503E-01 -1.60461922E-17  1.34014440E+00 -4.83748987E-17
          *         1.95740056E+00
          DMI*    PHIX                           2               1  2.53673702E-01
          *        -3.71932167E-18  7.36189783E-01 -2.11487186E-17  1.14664245E+00
          *        -1.32509834E-17  1.44485378E+00 -5.04831637E-19  1.60163271E+00
          *         1.19194476E-17
          .
          .  (rest of PHIX)
          .
          ENDDATA 

          
      
计算结果:                                                                                                                                     
          MATRIX COR      (GINO NAME 101 ) IS A DB  PREC      6 COLUMN X      6 ROW SQUARE   MATRIX.
          COLUMN      1      ROWS      1 THRU      6     --------------------------------------------------
          ROW    
               1)    5.1380D-01  6.7188D-19  1.8822D-03 -1.6038D-17  8.3091D-03 -1.5467D-16
          COLUMN      2      ROWS      1 THRU      6     --------------------------------------------------
          ROW    
               1)   -1.0247D-17  6.1972D-01  3.1542D-18 -5.7035D-03 -1.0390D-17 -8.8287D-09
          COLUMN      3      ROWS      1 THRU      6     --------------------------------------------------
          ROW    
               1)   -1.5467D-02 -6.3725D-18  6.3014D-01 -2.7673D-17 -4.6145D-03  9.5503D-17
          COLUMN      4      ROWS      1 THRU      6     --------------------------------------------------
          ROW    
               1)    2.5192D-18  1.1390D-02  8.1214D-17  5.8007D-01 -1.0636D-16  7.5993D-03
          COLUMN      5      ROWS      1 THRU      6     --------------------------------------------------
          ROW    
               1)   -1.0452D-17  5.3899D-03 -2.1283D-17 -1.3447D-02  1.2668D-14  7.4474D-01
          COLUMN      6      ROWS      1 THRU      6     --------------------------------------------------
          ROW    
               1)   -3.2927D-03 -2.5409D-18  8.7221D-03 -2.3220D-16 -5.6143D-01  9.6348D-15
          THE NUMBER OF NON-ZERO TERMS IN THE DENSEST COLUMN =       6
          THE DENSITY OF THIS MATRIX IS 100.00 PERCENT.
          ^^^CROSS-ORTHOGONALITY MATRIX  

 

      摘要:  
          1. COR 矩阵显示模态形状较好的一致性  (对角线外的项比对角线上的项小的多)。 
           2. 试验的模态 5 为分析的模态 6,反之亦然。在 5,6 和 6,5 处的大的对角线外的项反映了这一点。 
           3. 对角线上的最大值不是 1,因为试验模态不是对质量矩阵规范化的。  (它们是按最大分量规范化的) 
           4. 需要重新确定试验数据的格式以用于 DMI 输入。 
           5. 模态数量很大时,可以用 DMAP 来简化交互相关性的输出。 
           6. 用于试验 - 分析相关性的 DMAP 模块:postmaca.vXXXX,位于 NX  Nastran 设置文件中。


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