Собствените честоти на конструкцията трябва да са извън честотния диапазон на външни въздействия
След като се оцени спектърът на естествените вибрационни честоти на конструкцията на етапа на проектиране, е възможно да се оптимизира конструкцията, за да се постигне условието за стабилност на честотата на вибрациите. За да се увеличат естествените честоти, е необходимо да се даде на конструкцията по-голяма твърдост и (или) да се намали нейната маса. Например, за удължен обект можете да увеличите твърдостта, като намалите дължината или увеличите дебелината на обекта. За да се намали естествената честота на продукта, напротив, е необходимо да се добави маса или да се намали твърдостта на обекта.
Характеристики на стъпките на честотен анализ
Честотният анализ се извършва на няколко етапа. Последователността от потребителски действия за подготовка на проблем и извършване на честотен анализ на структура е в много отношения подобна на алгоритъма, описан за статичен анализ. Ето защо в този раздел отбелязваме само някои от характеристиките, които са характерни за изчисляването на стабилността:
1.Създаване на „Задача“. Когато създавате задача, трябва да укажете нейния тип – „Честотен анализ“ в прозореца със свойства на командата.
2.Налагане на гранични условия. В задачата за честотен анализ ролята на граничните условия се изпълнява само от ограничения. Назначаването на ограничители е предпоставка за извършване на правилно изчисляване на честотата. Общите ограничения, наложени върху движението на тялото, трябва да отговарят на следното условие:
За да се осигури честотен анализ, моделът трябва да бъде фиксиран, като се изключва свободното мудвижение в пространството, подобно на твърдо тяло. Неспазването на това условие ще доведе до неправилни резултати от моделирането с крайни елементи или неуспех на изчислителния процес.
3.Изчисляване. Преди да извърши изчислението, потребителят трябва да посочиброя на естествените честоти и, ако е необходимо, прецизиране на алгоритмите за изчисление.
4.Анализ на резултатите от изчисляването на честотата. Резултатите от анализа на честотата са:
Честота на собствените вибрации (Hz) - съответства на очакваната резонансна честота на конструкцията. Теоретично броят на естествените честоти за всяко тяло е безкраен. Резултатите показват само честотите за избраните собствени режими.
Формата на естествените вибрации,съответстващи на дадената честота. Нека обясним физическия смисъл на понятието „режим на вибрация“. Формата на трептенията показва какви относителни деформации (премествания) ще претърпи конструкцията при възникване на резонанс при съответната собствена честота. Нека обърнем специално внимание на факта, че вълновите форми, показани в прозореца на постпроцесора след завършване на изчислението, саотносителни амплитуди на вибрации. Анализирайки тези форми, могат да се направят изводи заестествотона резонансните измествания, но не и за тяхната действителна амплитуда. Познавайки очакваната форма на трептене при определена собствена честота, може например да се посочи допълнително закрепване или опора в областта на конструкцията, съответстваща на максимума на тази форма на трептене, което ще доведе до ефективна промяна в спектралните свойства на продукта.
По подразбиране вълновите форми се показват в прозореца на постпроцесора без оцветяване, което може да се активира в свойствата на рендеринга.
Настройки на процесора за честотен анализ
В раздела[Изчисляване] можете да зададете свойствата на процесора за решаване на уравнения.
В групата"Дефиниране на естествени честоти" за параметъра"Системно решение" трябва да посочите възможността за използване на допълнителна дискова памет ([Настройки] ):автоматично, забранено, принудително. Използването на допълнителна дискова памет ви позволява да запазите разлагането на матрицата на твърдостта.
Относителна грешка – грешка при определяне на собствените честоти, достигането на която води до края на итеративния процес.
Максимален брой итерации – максималният брой итерации, при достигането на който решаването на системите от уравнения по итеративния метод спира, дори ако не е постигната необходимата точност на решението.
В групата "Метод на крайните елементи " потребителят може да зададе режим "Изчисляване по линеен елемент ", ако потребителят се интересува от получаване накачественирезултати, т.е. той се интересува само от относителните разпределения на амплитудите на вълновите форми.
Изчисляването чрез линейни елементи осигуряванедостатъчна точност при определяне на стойностите на собствените честоти. Стойностите на честотата при изчислението чрез линеен краен елемент могат да бъдат много по-високи от стойностите, получени при изчислението чрез по-точни методи. Препоръчва се изчислението да се използва само чрез квадратичен елемент за количествено определяне на собствените честоти (режим по подразбиране).
Диагонализация на матрицата на масата. Този режим ви позволява да намалите обема на необходимата памет за решаване на система от линейни алгебрични уравнения. В този случай точността на получените резултати става малко по-малка.
Разделът[Резултати] определя типовете резултати, показани в дървото на задачите след приключване на изчислението. При изчисляването на честотата на потребителя са достъпни само относителни премествания - или в модула, или в посоката на съответните оси на глобалната координатна система.
3.5 Анализ на принудени вибрации
Анализът на принудителното колебание се извършва за прогнозиранеповедението на конструкцията под въздействието на външни въздействия, които се променят според хармоничния закон. Външните влияния включват сила и/или кинематично възбуждане. Освен това може да се вземе предвид ефектът от затихването на системата.
Целта на анализа на принудителните трептения е да се получи зависимостта на реакцията на системата от честотата на принудителните въздействия. Резултатите от изчислението са амплитудите на преместванията, вибрационното ускорение и вибрационното претоварване при дадена честота на движение. Според резултатите от изчисленията за честотния диапазон могат да се получат зависимости на амплитудите и вибрационните ускорения от честотата на принудителните въздействия, което е важно при оценката на вибрационната устойчивост на системата в даден честотен диапазон.
Модулът "Принудителни вибрации" на системата за моделиране с крайни елементи на T-FLEX Analysis може да се използва за анализ на следните типове принудителни вибрации в стационарно състояние:
- Форсирани вибрации на системата без отчитане на затихването под действието на хармонична движеща сила.
- Принудени трептения на системата, отчитащи затихването под действието на хармонична движеща сила.
- Принудени вибрации на системата от двата посочени вида, възникващи от движението на основите според хармоничния закон, т.е. привеждане на една или повече опори на системата в трептящо движение. .
Няколко задвижващи сили и/или премествания на опори могат да бъдат приложени към системата, но техните честоти трябва да са еднакви.
Пример за хармонична движеща сила е въртенето на небалансиран вал или шпиндел върху еластични опори. Кинематичното възбуждане се използва в случаите, когато величината на движещите сили не е известна, но са известни амплитудите на трептене на някои структурни елементи.
Когато се разглеждат принудителните трептения, е важно да се вземе предвид влияниетосили на затихване.Затихване е процесът на разсейване на енергията на механичните вибрации, което води до постепенно затихване на веднъж предизвикани трептения на системата. Силите на затихване могат да имат различен произход: триене между сухи плъзгащи се повърхности, триене между смазани повърхности, вътрешно триене, съпротивление на въздух или течност и др. Обикновено се приема, че силата на затихване е пропорционална на скоростта (вискозно затихване). Силите на съпротивление, които имат произволен закон на промяна, се заменят с еквивалентни сили на затихване от условието, че в един цикъл те разсейват същото количество енергия като реалните сили.
3.6 Анализ на умората
Части на самолети, други машини, механизми и елементи на конструкции по време на работа са подложени на натоварвания, които се променят с времето. Устойчивостта на материалите към действието на такива натоварвания се различава значително от устойчивостта на същите материали към статични и ударни натоварвания.
Умората на материала е процесът на постепенно натрупване на повреди в материала под действието на променливи напрежения, водещ до образуване на пукнатина, нейното развитие и окончателно разрушаване на продукта.