分析正则模态

在固体力学中，固体结构的正则模态描述结构在其固有（或共振）频率下的自由振动运动。结构振动的自由模态控制其对外部力的动态响应，并影响其应力特性。

每个振动模态以固定频率发生，并且与其他模态无关。结构的固有频率取决于其材料属性和几何特征。有关更多信息，请参见正则模态。

正则模态分析可用于确定固体应力模拟中足够的时间步。在时间相关的模拟中，时间步必须足够小才能捕捉结构的最高振动模态。正则模态分析对于为受振动影响的结构（如悬索桥和机翼）的动态响应进行建模至关重要。

在 Simcenter STAR-CCM+ 中，固体应力正则模态模型用于计算采用线性或非线性设置（包括非线性几何和非线性材料定律）的模拟中固体结构的正则模态。

正则模态分析不支持以下设置：
  • 周期交界面。
  • 非线性模拟中的 FSI 交界面。线性模拟可以包含 FSI 交界面；但是，交界面的流体侧对正则模态计算无贡献。
  • 除固定和固体位移之外的运动。要考虑正则模态计算中旋转和平移的影响，使用移动参考坐标系。
  • 线性设置中的接触。
  • 线性设置中的非零段约束或初始条件。
此外，正则模态分析不考虑以下因素的贡献：
  • 瑞利阻尼模型。
  • 重力模型。
  • 线性模拟中的段负载。在非线性模拟中，正则模态计算包含段负载的贡献。
  • 线性模拟中的指定温度、FE 固体能量和热膨胀模型。在非线性模拟中，正则模态计算包含热应变和应力的贡献。
  • 线性模拟中 FSI 交界面的流体侧。非线性模拟不支持 FSI 交界面。

当模拟包含任何不兼容设置时，可以指示 Simcenter STAR-CCM+ 停止正则模态计算，或无论如何都继续计算。请参见模型兼容性。

要计算结构的正则模态：
  1. 设置模拟以进行应力分析。有关说明，请参见应力分析的常规工作流程。
激活固体应力正则模态模型：
  1. 右键单击连续体 > [固体物理连续体]节点并选择选择模型...。
  2. 在模型选择对话框中，选择固体应力正则模态模型并单击关闭。
固体应力正则模态模型激活固体应力正则模态求解器，可在其中定义和执行正则模态分析。
  1. 定义固体应力正则模态求解器属性：
    1. 选择求解器 > 固体应力正则模态节点并将模型兼容性设为以下选项之一：
      • 强制 - 如果固体区域或物理连续体包含任何不兼容的设置，则停止模拟。
      • 忽略 - 允许您使用不兼容的设置运行模拟。但是，由于求解器忽略不兼容设置的贡献，结果可能不准确。
    2. 选择固体应力正则模态 > 特征求解器节点并指定收敛容差和迭代。
    3. 选择频率选择节点并设置方法和频率数。
    有关更多信息，请参见固体应力正则模态求解器参考。
  2. 右键单击固体应力正则模态节点，然后选择执行正则模态分析。
  3. 要将结果制成表格，右键单击正则模态结果节点并选择导出...、提取或制表...。
  4. 可视化结果。
    有关更多信息，请参见可视化正则模态。