Patran/Nastran软件：预载荷频响分析全攻略

1. 问题描述

在很多行业领域中，产品在工作过程中处于受一定稳态静载荷（预载荷 ）的作用状态，在进行其动力学分析时，需要考虑静载荷 作用引起的微分刚度的影响后，进行后续的时域 和频域动力学仿真。例如，桥梁结构进行动力学分析 时，需要考虑其自重的影响；飞行在飞行过程中的动力学分析时，需要考虑飞机机翼的升力 影响。

1. 解决途径

以一根梁为例，对其在受稳态载荷作用下的频响分析过程进行说明。梁长度1米，界面尺寸为半径5mm的铝圆杆，根部固支。

1. 模态分析

首先进行初始状态下的模态分析 ，如下图所示，一阶频率为7.09Hz。

然后在末端沿轴向施加50N的拉载荷，其模态分析结果如下图，一阶频率 为8.77Hz。显然，可以发现由于梁受拉后，刚性变好，频率增加。

1. 频响分析

首先，计算梁在无拉力作用下的频率响应 。按照频响分析设计过程，进行频响分析流程设置，梁端部节点的位移响应，其求解文件设置如下如；

然后，计算梁末端承受50N恒定拉力作用下的频率响应，其求解文件设置如下图。

最后，在有无拉力作用下，末端位移的响应计算结果如下图。

由分析结果可知，梁在受拉作用下，其频响分析结果的响应峰值频率增加，且与模态分析结果一致，同时一阶频率处的响应峰值由1.9降低45%至1.0左右。

1. 小结

结构在受稳态作用下，结构的动力学特性变化，导致结构在外激励载荷作用下的响应也有较大变化。因此，若结构受到稳态作用时，考虑其稳态作用影响不可忽略。

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