Guyan缩约 — CAE术语解说
Guyan缩约
老师,在进行车体振动分析时,对100万自由度的模型进行子结构分析时,指导说要使用Guyan缩约,这到底是在做什么呢?
定义
请讲解一下Guyan缩约的基本原理。
Guyan缩约也称为静态缩约法,它将全部自由度分为"主(保留)"和"从(消除)"两类,用主自由度的静态关系式替换从自由度的方法。例如可以将100万自由度的模型缩约到仅界面的1000个自由度,因此计算成本会大幅降低。
使用静态关系式的话,惯性(质量)就不能被准确反映了吧?
你的观察很敏锐。Guyan缩约对刚度矩阵的缩约是精确的,但质量矩阵是近似的。因此低阶固有模式的精度较好,但到了高阶模式就会产生偏差。主自由度的选择方式对精度影响很大,关键是将质量影响重要的节点纳入主自由度中。
在结构分析中的作用
Craig-Bampton法和Guyan缩约有什么区别呢?
Craig-Bampton法在Guyan缩约的静态模式基础上,还保留了固定界面的固有模式。因此动态精度要高得多。Nastran的SE降阶和ANSYS的CMS都采用Craig-Bampton法。而Guyan缩约在静态问题或只关注低频时更加简洁易用。
也就是说,如果需要精度就用Craig-Bampton,想快速计算就用Guyan缩约,对吧?
完全正确。实务中还常采用这样的方法:先用Guyan缩约得出概算结果,如果精度不够再切换到Craig-Bampton法。这种分阶段的方法也很有效。
相关术语
请告诉我Guyan缩约的相关术语。
这些是需要掌握的重要概念。
用简单的板模型改变主自由度数量,观察固有值误差的变化,可以很好地掌握缩约的要领。
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