什么是模态分析？ 什么是模态分析？

模态分析是研究结构动力特性一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。

模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。这些模态参数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。这个分析过程如果是由有限元计算的方法取得的，则称为计算模态分析；如果通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数，称为试验模态分析。通常，模态分析都是指试验模态分析。

模态分析的经典定义：将线性定常系统振动微分方程组中的物理坐标变换为模态坐标，使方程组解耦，成为一组以模态坐标及模态参数描述的独立方程，以便求出系统的模态参数。坐标变换的变换矩阵为模态矩阵，其每列为模态振型。

扩展资料：

模态分析技术的应用可归结为以下几个方面：

1、评价现有结构系统的动态特性；

2、在新产品设计中进行结构动态特性的预估和优化设计；

3、诊断及预报结构系统的故障；

4、控制结构的辐射噪声；

5、识别结构系统的载荷。

参考资料来源：百度百科-模态分析

简单地说，模态分析是根据用结构的固有特征，包括频率、阻尼和模态振型，这些动力学属性去描述结构的过程。那只是一句总结性的语言，现在让我来解释模态分析到底是怎样的一个过程。不涉及太多的技术方面的知识，我经常用一块平板的振动模式来简单地解释模态分析。这个解释过程对于那些振动和模态分析的新手们通常是有用的。
考虑自由支撑的平板，在平板的一角施加一个常力，由静力学可知，一个静态力会引起平板的某种静态变形。但是在这儿我要施加的是一个以正弦方式变化，且频率固定的振荡常力。改变此力的振动频率，但是力的峰值保持不变，仅仅是改变力的振动频率。同时在平板另一个角点安装一个加速度传感器，测量由此激励力引起的平板响应。
现在如果我们测量平板的响应，会注意到平板的响应幅值随着激励力的振动频率的变化而变化。随着时间的推进，响应幅值在不同的频率处有增也有减。这似乎很怪异，因为我们对此系统仅施加了一个常力，而响应幅值的变化却依赖于激励力的振动频率。具体体现在，当我们施加的激励力的振动频率越来越接近系统的固有频率（或者共振频率）时，响应幅值会越来越大，在激励力的振动频率等于系统的共振频率时达到最大值。想想看，真令人大为惊奇，因为施加的外力峰值始终相同，而仅仅是改变其振动频率。
时域数据提供了非常有用的信息，但是如果用快速傅立叶变换（FFT）将时域数据转换到频域，可以计算出所谓的频响函数（FRF）。这个函数有一些非常有趣的信息值得关注：注意到频响函数的峰值出现在系统的共振频率处，注意到频响函数的这些峰出现在观测到的时域响应信号的幅值达到最大时刻的频率处。
如果我们将频响函数叠加在时域波形之上，会发现时域波形幅值达到最大值时的激励力振动频率等于频响函数峰值处的频率。因此可以看出，既可以使用时域信号确定系统的固有频率，也可以使用频响函数确定这些固有频率。显然，频响函数更易于估计系统的固有频率。
许多人惊奇结构怎么会有这些固有特征，而更让人惊奇的是在不同的固有频率处，结构呈现的变形模式也不同，且这些变形模式依赖于激励力的频率。
现在让我们了解结构在每一个固有频率处的变形模式。在平板上均匀分布45个加速度计，用于测量平板在不同激励频率下的响应幅值。如果激励力在结构的每一个固有频率处驻留，会发现结构本身存在特定的变形模式。这个特征表明激励频率与系统的某一阶固有频率相等时，会导致结构产生相应的变形模式。我们注意到当激励频率在第一阶固有频率处驻留时，平板发生了第1阶弯曲变形，在图中用蓝色表示。在第2阶固有频率处驻留时，平板发生了第1阶扭转变形，在图中用红色表示。分别在结构的第3和第4阶固有频率处驻留时，平板发生了第2阶弯曲变形，在图中用绿色表示，和第2阶扭转变形，在图中用红紫红色表示。这些变形模式称为结构的模态振型。（从纯数学角度讲，这种叫法实际上不完全正确，但在这儿作为简单的讨论，从实际应用角度讲，这些变形模式非常接近模态振型。）
我们设计的所有结构都具有各自的固有频率和模态振型。本质上，这些特性取决于确定结构固有频率和模态振型的结构质量和刚度分布。作为一名设计工程师，需要识别这些频率，并且当有外力激励结构时，应知道它们怎样影响结构的响应。理解模态振型和结构怎样振动有助于设计工程师设计更优的结构。模态分析有太多的需要讲解的地方，但这个例子仅仅是一个非常简单的解释。
现在我们能更好地理解模态分析主要是研究结构的固有特性。理解固有频率和模态振型（依赖结构的质量和刚度分布）有助于设计噪声和振动应用方面的结构系统。我们使用模态分析有助于设计所有类型的结构，包括机车、航天器，宇宙飞船、计算机、网球拍、高尔夫球杆……这些清单举不胜举。

答：模态是振动系统的一种固有振动特性，模态一般包含频率、振型、阻尼...。 然而，为了便于对模态进行称呼，就以模态频率的大小进行排队，这种排队的顺序往往就是所谓的“阶”。振动系统各阶模态的分析研究。这种振动系统是指多自由度系统、连续弹性体振动系统或复杂结构物。对应于无阻尼系统各阶主振动(固有振动)，各点位移具有某种驻定形态，这些点同相或反相也通过平衡位置，又同相或反相地到达极端位置，构成实模态。振动系统最低阶固有频率的模态称基本模态。模态分析可解决线性系统的如下问题：①对系统各阶模态进行响应分析，叠加各响应波形可求得系统各点的总响应；②求出各阶模态的最大响应值，再作适当组合，可求得系统某点的最大响应值；③在激励频率已知的受迫振动中，分析系统能否发生共振；④表示系统的动态特性，指导人们调整系统的某些参数(如质量、阻尼率、刚度等 ) ，使动态特性达到最优，或使系统的响应控制在所需范围内。模态分析在工程中应用甚广，例如：①对航天器进行模态分析，以显示其在发射过程和空中飞行环境中的响应，从而判断它是否会损坏。②对悬索桥进行模态分析，可知它在风激励下是否会发生共振，经计算响应后还可预估寿命。③对发动机外壳进行模态分析，有助于研究振动产生噪声的成分和提供噪声的比重。④对滚珠轴承进行模态分析，有助于识别故障及发生振动和噪声的原因。一些大阻尼、非比例阻尼的复杂结构物（如高阻尼复合材料结构物），系统的响应不能按主模态分解，系统各点即不同相也不反相，振动无驻定形态，节点位置不固定，模态矢量不是实数而是复数。对具有上述特征的振动系统，不能用实模态理论及其分析方法而须用复模态理论及其分析方法研究系统的响应问题。

18990068073：模态究竟是什么?
阙邦答：模态分析技术从20世纪60年代后期发展至今已趋成熟,它和有限元分析技术一起成为结构动力学的两大支柱模态分析作为一种“逆问题”分析方法,是建立在实验基础上的,采用实验与理论相结合的方法来处理工程中的振动问题。 若干关键问题 (1)什么是模态分析? 模态分析的经典定义:将线性定常系统振动微分方程组中的物理坐标变换...

18990068073：什么是结构的模态分析?
阙邦答：振动系统各阶模态的分析研究。这种振动系统是指多自由度系统、连续弹性体振动系统或复杂结构物。对应于无阻尼系统各阶主振动(固有振动)，各点位移具有某种驻定形态，这些点同相或反相也通过平衡位置，又同相或反相地到达极端位置，构成实模态。振动系统最低阶固有频率的模态称基本模态。模态分析可解决线性...

18990068073：模态分析技术具体是什么?
阙邦答：‍‍我觉得模态分析技术，可以说是目前动力学领域最成熟的线性分析技术，也就是说，它所针对的系统是个（近似）线性系统。模态分析用到了线性系统中最基本的性质---齐次性: 如果假设系统对于激励a的响应是x(a)，激励b是x(b)，那么系统对于激励c*a+d*b的响应便是c*x(a)+d*x(b)...

18990068073：什么是叶片的模态分析?
阙邦答：模态分析就是分析叶片的振动特性，主要考察叶片的固有频率，不知你说的叶片是用在什么地方的，不同用途的叶片模态分析方法有写区别

18990068073：模态分析中几阶几阶具体的含义是什么
阙邦答：每个物体都有自己的共振频率，而且还有不止一个共振频率。可能十几Hz的时候会发生共振，几百Hz的时候又会发生共振。如果进行模态分析，就是说把这个物体的共振频率都找出来。如果把这些共振频率都按照频率值从小到大排，就是“阶”。比如说最小的共振频率就是一阶。模态分析是研究结构动力特性一种方法...

18990068073：ug模态分析的结果是什么
阙邦答：模态计算时不可以有外部载荷存在。根据查询相关公开信息显示，模态分析是研究结构的动态特性的主要方法之一，通过模态分析主要可以得到结构的固有频率，振型两个结果，最终得出模态计算时是不可以有外部载荷存在的。

18990068073：请问workbench 中的模态分析,是什么意思,具体分析的目的及内容是...
阙邦答：就是机械性工作，或者说小工。类似于机械工程专业的制式化图纸绘制，生物专业的染色体观察，化工专业的重复对比实验等等。bench work被看中的原因是一般这些工作比较好上手，说白了就是老板想要一个操作工。对于这种工作要慎之又慎，因为机械性工作对于个人提高十分有限，很容易让自己过早的变成螺丝钉型员工...

18990068073：ansys模态分析不同阶阵型的作用是什么?
阙邦答：机械振动是由多个振动源叠加后的共同作用效果。比如一个弹性体，在一定的约束下，会以某（些）个方式振动。譬如一个弹簧，可能伸缩振动，也可能弯曲振动。每一个振动方式，都有一个对应的振动频率，即固有频率。模态分析，就是用有限元的方法，在某个范围内（譬如3000Hz以下），找出这些振动方式及其对应...

18990068073：模态分析结果是什么样子的?
阙邦答：模态分析的结果为振型以及固有频率，导出的结果还有阻尼比，在ANSYS workbench中进行模态分析之后就可以通过添加振型阶数来查看这些结果，具体的如图所示：在固有频率的地方右键全选固有频率就可以设定振型。然后求解就可以了。事实1：ANSYS模态分析的结果是国际单位，就是频率，不是圆频率。事实2：固有频率的...

18990068073：什么是有预力的模态分析
阙邦答：有预力的模态分析 就是 考虑 结构内部已经有了非0 的 应力，例如残余应力，重力拉力引起的应力了 。这个应力对于模态分析是有影响的。一般先进性应力分析。再使用模态分析。这里要打开预应力开关。