体验Testlab Neo 2506 AI加持下的模态分析

1、五十年过去了,模态试验依然蓬勃发展

尽管模态试验在结构动力学测试分析领域已将近50年发展历史,且技术成熟,但依然充满活力。即使在数字化时代,它仍是仿真数值模型验证、结构动力学探索的重要工具。然而,试验人员组成及模态分析流程已经且正在发生变化:过去,模态分析通常由模态专家来完成;而如今,工程师除了负责常规振动噪声测试分析工作之外,往往还会进行模态测试分析。对于更广泛的用户群体,他们不会每天专注于模态试验,这就意味着模态分析过程中一些专业的关键问题变得尤为重要,例如“如何解读稳态图”,“选择哪个极点”、“怎样区分物理和数值极点”等;此外,在以任务主导的模态分析流程中,即使对于专家用户,一旦所选极点、复实振型、互易性等关键参数发生变化,都需在任务流程工作簿间反复切换,多次迭代验证,效率较低。
虽然Simcenter Testlab内置了强大的模态分析算法,经过几十年的理论创新和广泛工程应用,已成为业界标杆,但SIEMENS一直致力于从用户需求出发,挑战自我,力求提升分析流程体验,目标是让新手和有经验的用户都能受益。Simcenter Testlab Neo 2506推出了全新的模态分析界面Modal Dashboard,搭载了AI辅助的模态分析算法,可将工作效率提升5~7倍。
2、以Dashboard驱动的模态分析流程

我们希望减少操作次数并获得验证过的高质量模态拟合模型,分析工作不仅仅是极点选择,还包括多次迭代验证,直到分析质量达到理想状态为止。为此,我们从以任务为中心的流程转变为以Dashboard驱动的界面。在经典Testlab模态分析中,每个工作簿对应特定任务,需在多个任务工作簿间反复切换多次迭代验证;而在Testlab Neo 2506模态分析中,所有关键信息都能在同一页面(工作簿)直观呈现,让用户在同一工作簿中就能完成所有迭代验证,这就是全新的Modal Dashboard,只需两步就能完成模态分析:

Step 1) 数据筛选和分析参数设置

第一步是在工作簿FRF Validate中,将FRF放入Input Basket,并查看验证和筛选出待分析的FRFs数据集,随后进入工作簿Modal Dashboard完成模态分析。

打开工作簿Modal Dashboard后,待分析FRFs数据集将自动从Input Basket中提取,并在待计算稳态图中同步显示FRF Sum和模态指示函数。接下来设置分析频带、模态阶数以及影响稳态图的其它参数(例如模态参数识别算法、相邻阶数间的模态参数容差等),所有涉及模态振型和残余项(Residuals)的参数可在稳态图计算之后调整,模态振型和残余项可采用手动和自动(勾选下方Automatic mode selection)两种模式计算。

Step 2) 模态模型识别

第二步从稳态图计算开始,这也是AI辅助模态分析最精彩的环节。在自动模式下(勾选下方Automatic mode selection),极点将被自动选取,同时,软件会立即计算模态振型,并同步振型动画显示。此外,软件还会对合成FRF进行评估,并自动生成autoMAC矩阵。这些关键信息都在Modal Dashboard显示,一目了然,帮助您快速验证模型有效性,判断是否有关键模态遗漏,或是否选取了过多的极点。

过去,您需要在多个任务工作簿间来回切换,才能获得可信的模态分析结果。而现在,全新工作簿Modal Dashboard能够即时显示所有可用关键信息,让整个流程更加交互高效。通过Modal Dashboard这种方式,您就可以轻松比较实留数和复留数对分析结果的影响,可视化极点对合成FRF的贡献,快速识别虚假数值模态和空间混叠现象。一旦得到满意结果,您就可以直接保存这些模态参数;而无需像以任务为中心的模态分析流程那样,每次迭代都得单独保存结果用于比较。
3、AI辅助一键完成模态分析

Simcenter Testlab Neo 2506的第二个目标是加速模态分析流程,尽可能多的减少迭代次数,同时获得最佳结果。我们明确了两项主要任务:

(1) 帮助新手用户以最少操作得到专家级分析结果;

(2) 为专家用户提供准确的初始结果,减少重复性迭代工作。

为完成这两项任务,Simcenter Testlab Neo 2506通过将传统机器学习与模态分析相结合,并将其集成到Modal Dashboard中,极大提升了模态分析效率和直观性,让整个过程更高效、更易用。

全新AI辅助自动模态分析能够让完整的模态模型瞬间呈现于指尖,而不仅仅是极点。在全新工作簿Modal Dashboard中,您能够即时验证结果,并轻松深入寻优。

AI辅助自动模态分析包括三大关键步骤:(1) 在稳态图中对稳定极点聚类,并选出每个聚类最具代表性的极点。(2) 验证每个代表性极点是否能够反映结构真实的固有物理属性。(3) 利用筛选出的极点计算完整模态模型,并评估各极点对模态模型的贡献,自动剔除那些虚假的数值极点。整个过程的详细介绍请参阅本公众号上篇文章:《AI让您的模态分析在第一天就一步到位》。

4、远不止于此,更多精彩功能等你来发掘!
Simcenter Teslab Neo 2506进一步升级了稳态图体验,引入了全新的视图选项,使得稳态图的解读更加直观。Simcenter Teslab Neo 2506保留了经典的稳态图视图,按模态阶数排列和分类极点。全新视图可以切换到频率-阻尼显示,通过极点在不同模型阶数下频率和阻尼的一致性特征,判别高置信度模态极点的聚合程度,极点稳定性一目了然。无论是在经典的频率-阶数视图,还是频率-阻尼视图下,全新稳态图视图都可以通过“Stable-Only”选项,把分析工作聚焦于稳定极点,以醒目的高亮实心圆点显示,加以颜色区分,让分析更加清晰明了,非常方便评估算法有效性,并快速发现是否需要进一步调整极点。
一目了然地验证分析结果

验证模态模型质量的最有效方法之一,就是利用模态识别参数重新合成频响函数FRF,并将其与实际测量的FRF进行对比分析。当两者高度吻合时,就可以放心地判定模态分析结果的准确性。全新Modal Dashboard可以即时计算合成的FRF Sum,并在稳态图中与测量的FRF Sum叠放对比显示,帮助您更深入洞察和评估模态模型的整体质量,及时发现模态模型未能准确拟合的FRF区域。

并行计算

对于大型复杂结构的多参考模态分析,FRF矩阵会非常庞大,若在分析频率带宽内模态密集,通常需要很高的模型阶数才能得到准确的稳态图,计算量很大,可能会导致分析流程效率的显著降低。在Simcenter Testlab Neo 2506中,无论是Time MDOF还是Polymax模态参数识别算法,都能通过多线程技术充分利用硬件资源,以前所未有的速度轻松处理大规模复杂模型。

5、即刻体验高效便捷的AI模态分析

无论您是经验丰富的专家,还是首次模态分析的新手,都能体验到简便高效的分析过程。Simcenter Testlab Neo 2506全新AI驱动的自动化模态分析解决方案,能够让您只需几次点击即可快速获得精准结果,大幅提升工作效率,节省宝贵时间。

下载Simcenter Testlab 2506后,欢迎访问 Simcenter Physical Testing Community 网站,阅读《Getting Started with Modal Analysis》教程。该文章包括详细的操作步骤并附以视频,帮助您立即上手,并充分利用这一全新解决方案!

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