ANSYS中的模态分析为线性分析,可以用来确定结构的固有频率和振型。模态的提取方法有6种:Blocklanczos,Subspace,PowerDynamics,Reduced,unsymmetric,Damped和QRdamped。
储油罐系统的模态提取采用缩减法(Reduced/Householder)。缩减法通过采用主自由度和缩减矩阵来压缩问题的规模,利用HBI算法(Householder—二分逆迭代)来计算特征值和特征向量。主自由度是指能描述结构动力学特性的“重要的”自由度。主自由度导致计算过程中会形成精确的[K]矩阵和近似的[M]矩阵。因此,计算结果的精度取决于质量矩阵[M]的近似程度,质量矩阵的近似程度又取决于主自由度的数目和位置。
对于储油罐系统,由于本文仅考虑水平方向地震响应,因此,选取的主自由度为液面处的z向位移和罐壁处的x方向位移。罐壁和液体单元的公有自由度为x、y、z三方向的平移自由度,并且x方向为主自由度,所以罐壁和流体的耦合自由度为x方向的位移。锚固罐罐底自由度全部固定,液体底部仅约束x、y和z方向的位移,所以对于罐底和流体底面需耦合x、y和z方向的位移。