Pro/MECHANICA: Structure and Thermal Analysis
Version 2001
Глава 9 - Модальный Анализ
Упражнение 9a - Модальный анализ (Собственные формы и вибрации)
Цель
После завершения этого упражнения Вы будете способны:
Настраивать и прогонять анализ с опцией сходимости Quick CheckСоздавать пользовательские критерии
Настраивать и выполнять мультипроходный адаптивный анализ
Отображать результаты
Модальный анализ позволяет Вам находить собственные частоты и соответствующие собственные формы двутавровой балки при специфических ограничениях.
В этом упражнении Вы настроите и выполните модальный анализ на неравномерном сечении двутавровой балки, показанной на рисунке 9–3. Вы используете оболочечную идеализацию, чтобы представлять двутавровую балку как FEA модель.
Рисунок 9-3
Задачи Моделирования
Задание 1: Открытие детали с названием beam_modal in Pro/ENGINEER и запуск Pro/MECHANICA.
1. Откройте файл beam_modal.prt. Деталь в не закрашенном состоянии показана на рисунке 9-4.
Рисунок 9-4
2. Убедитесь, что выбрана система единиц mmNs.
3. Запустите Pro/MECHANICA. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 9-5.
Рисунок 9-5
Задание 2: Определение типа модели.
1. Установите тип модели на 3D.
Задание 3: Определение оболочечных элементов.
1. Создайте срединную поверхность модели beam_modal.
2. Выберите Compress > Shells only > ShowCompress чтобы убедиться, что сжатие оболочек сработало. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 9-6.
Рисунок 9-6
Задание 4: Применение нагрузок.
В этой задаче Вы приложите нагрузку к кромке верхнего бурта двутавровой балки используя иконку 
, как показано на рисунке 9–7.
Модель на рисунке 9-7 переориентирована для наглядности.
Рисунок 9-7
1. Введите [timeload] в поле Name диалогового окна Force/Moment.
2. Введите [-1500] в поле Y в секции Force. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 9-8.
Используйте опцию Simulation Display для ориентации векторов, как показано.
Рисунок 9-8
Задание 5: Применение ограничений.
В этой задаче Вы приложите ограничения к кромке верхнего и нижнего бурта двутавровой балки используя иконку 
, как показано на рисунке 9-9.
Рисунок 9-9
1. Напечатайте [edge] в поле Name.
2. Ограничьте эти кромки во всех направлениях. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 9-10.
Рисунок 9-10
Задание 6: Применение материала.
1. Назначьте STEEL для модели двутавровой балки.
Задание 7: Создание базовых точек.
В этой задаче Вы создадите базовые точки как имитационные конструктивные элементы, чтобы настроить критерии для модели.
1. Выберите View > Simulation Display > Visibilities. Отключите
LoadSet1 и ConstraintSet1, нажмите кнопку 
.
2. Выберите Features > Datum Point > Create и создайте две равноудаленные базовые точки в позициях, показанных на рисунке 9-11.
Используйте опцию On Curve с коэффициентом расстояния 0.35 и 1.00.
Рисунок 9-11
Модель теперь выглядит как показано на рисунке 9-12.
Рисунок 9-12
3. Создайте две базовые точки в позициях, показанных на рисунке 9-13.
Используйте опцию On Curve с коэффициентом расстояния 0.00 и 0.10.
Рисунок 9-13
Модель теперь выглядит как показано на рисунке 9-14.
Рисунок 9-14
4. Выберите Done > Done/Return.
Задание 8: Создание критериев.
В этой задаче Вы создадите критерии для эквивалентных напряжений по гипотезе энергии формоизменения (Мизеса) в точках PNT0, PNT2 и PNT3. Вы также создадите критерий для максимального напряжения Мизеса и максимального смещения (в направлении Y) модели.
1. Выберите Measures.
2. Открывается диалоговое окно Information, как показано на рисунке 9-15.
Рисунок 9-15
3. Прочитайте сообщение и нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Measure Definition, как показано на рисунке 9-16.
Рисунок 9-16
4. Напечатайте [PNT0] в поле Measure Name.
5. Примите опцию по умолчанию в раскрывающемся меню Quantity.
6. Примите опцию по умолчанию в раскрывающемся меню Component.
7. Примите опцию по умолчанию в раскрывающемся меню Spatial Eval.
8. Включите опцию Time/Freq Eval.
9. Нажмите кнопку 
и выберите PNT0.
10. Нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Measures.
11. Нажмите кнопку 
и повторите шаги со 2-го по 11-ы из задания 8 для PNT2 и PNT3.
12. Нажмите кнопку 
в диалоговом окне
Measures. Открывается диалоговое окно Information.
13. Прочитайте сообщение и нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Measure Definition.
14. Введите [vm_stress] в поле Measure Name для определения критерия максимального напряжения Мизеса.
15. Примите опцию по умолчанию в раскрывающемся меню Quantity.
16. Примите опцию по умолчанию в раскрывающемся меню Component.
17. Выберите Maximum из раскрывающегося меню Spatial Eval и одобрите опции по умолчанию из второго раскрывающегося меню Spatial Eval. Выберите опцию Time/Freq Eval и одобрите опцию по умолчанию, At Each Step, в раскрывающемся меню Time/Freq Eval.
18. Нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Measures.
19. Нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Information.
20. Прочитайте сообщение в диалоговом окне
Information и нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Measure Definition.
21. Введите [disp] в поле Measure Name для определения критерия смещения.
22. Выберите Displacement из раскрывающегося меню Quantity.
23. Выберите Y из раскрывающегося меню Component.
24. Выберите Maximum Over Model из раскрывающегося меню Spatial Eval. Выберите опцию Time/Freq Eval и одобрите опцию по умолчанию, At Each Step, в раскрывающемся меню Time/Freq Eval.
25. Нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Measure, как показано на рисунке 9-17.
Рисунок 9-17
26. Нажмите кнопку 
для завершения определения критериев.
Заключение
В предыдущих задачах Вы создавали объекты моделирования, требуемые для анализа модели. Модель и анализ, которые Вы настраиваете и выполняете, - базис упражнения главы 11 (Динамический Анализ). Затем Вы определите тип анализа, метод сходимости и запустите анализ.
Задачи Анализа
Задание 9: Настройка анализа.
В этой задаче Вы определите тип анализа. Сначала двутавровая балка анализируется с использованием опции сходимости Quick Check для проверки на наличие ошибок. Затем она будет проверена с использованием опции сходимости Multi-Pass Adaptive.
1. Выберите Analyses из меню MEC STRUCT. Открывается диалоговое окно Analyses, как показано на рисунке 9–18.
Цель модального анализа состоит в том, чтобы гарантировать, что система не имеет резонансной частоты близкой к рабочей частоте.
Рисунок 9-18
2. Выберите Modal из раскрывающегося меню New Analysis.
3. Нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Modal Analysis Definition, как показано на рисунке 9-19.
Выберите опцию Constrained и отметьте галочкой With rigid mode search, если Вы не уверены, что модель полностью ограничена.
Рисунок 9-19
4. Напечатайте [modal_beam] в поле Name.
5. Введите в поле Description описание анализа (не обязательно).
6. Одобрите умолчания в секции Constraints.
7. Выберите 18 из раскрывающегося меню Number of Modes.
8. Перейдите на закладку Convergence и выберите Quick Check из раскрывающегося меню Method.
9. Перейдите на закладку Output, как показано на рисунке 9–20.
Рисунок 9-20
10. Поставьте галочки напротив всех опций в секции Calculate.
11. Одобрите опцию по умолчанию в поле Plotting Grid.
12. Нажмите кнопку 
для одобрения выборов и закрытия диалогового окна
Modal Thermal Analysis Definition.
13. Нажмите кнопку 
для закрытия диалогового окна
Analyses.
14. Проверьте обоснованность модели
Задание 10: Запуск анализа.
В этом задании Вы выполните Quick Check и Multi-Pass Adaptive анализы.
1. Выполните Quick Check анализ. Он завершается без ошибок.
2. Настройка Multi-Pass Adaptive анализ. Введите [9] в поле Polynomial Order и введите [10] в поле Percent Convergence секции Limits. Включите опцию Frequency.
3. Запустите анализ. В диалоговом окне Summary приводится следующая информация для "modal_beam":
• Погрешности напряжения для мод с 1 по 4, как показано на рисунке 9–21.
Рисунок 9-21
• Погрешности частоты для мод с 1 по 4, как показано на рисунке 9-22.
Это резонансные частоты для двутавровой балки при наборе условий.
Рисунок 9-22
Сходимость была получена на седьмом проходе.
Задачи по обработке результатов
Задание 11: Отображение результатов
В этой задаче Вы создадите анимацию и отобразите четыре диаграммы интерференционной полосы напряжения Мизеса для первых четырех мод вибрации.
1. Выберите Results и нажмите кнопку 
для сохранения текущей модели. Открывается диалоговое окно
Untitled Result Window.
2. Нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Create Result Window, как показано на рисунке 9-23.
Рисунок 9-23
3. Введите [mode1] в поле
Window Name и нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Design Study for Result Window "mode1".
В диалоговом окне RUN Settings Вы указали, где все выходные файлы должны быть сохранены.
4. Найдите изучение
modal_beam и нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Mode for Result Window, как показано на рисунке 9-24.
Рисунок 9-24
5. Включите опцию Combine Modes. Открывается диалоговое окно Mode for Result Window, как показано на рисунке 9-25.
Рисунок 9-25
6. Нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Define Contents for Results Window "mode1".
7. Выберите Stress из раскрывающегося меню Quantity и выберите von Mises из раскрывающегося меню Quantity. Установите Feature Angle на [0] (для отображения всех кромок элементов).
8. Выберите опцию
Deformed and Animate и нажмите кнопку 
. Появляется интерференционная диаграмма
"mode1". Пролистайте кадры анимации, пока не покажется показанный на рисунке 9–26.
Рисунок 9-26
В этой моде (mode 1) просмотрите области высокого напряжения и вибрационную моду двутавровой балки.
9. Создайте, анимируйте и отобразите напряжение Мизеса для моды 2. Введите [mode2] в качестве названия окна и поставьте галочку рядом с 2 (только здесь) в диалоговом окне Mode for Result Window. Пролистайте кадры анимации, пока не покажется показанный на рисунке 9-27.
Рисунок 9-27
В этой моде (mode 2) просмотрите области высокого напряжения и вибрационную моду двутавровой балки.
10. Создайте, анимируйте и отобразите напряжение Мизеса для моды 3. Введите [mode3] в качестве названия окна и поставьте галочку рядом с 3 (только здесь) в диалоговом окне Mode for Result Window. Пролистайте кадры анимации, пока не покажется показанный на рисунке 9-28.
Рисунок 9-28
В этой моде (mode 3) просмотрите области высокого напряжения и вибрационную моду двутавровой балки. Также обратите внимание, как возросло максимальное напряжение Мизиса.
11. Создайте, анимируйте и отобразите напряжение Мизеса для моды 4. Введите [mode4] в качестве названия окна и поставьте галочку рядом с 4 (только здесь) в диалоговом окне Mode for Result Window. Пролистайте кадры анимации, пока не покажется показанный на рисунке 9-29.
Рисунок 9-29
Рекомендуется, чтобы собственная частота системы была ниже на 1/3 или превосходила в 3 раза рабочую частоту.
В этой моде (mode 4) просмотрите области высокого напряжения и вибрационную моду двутавровой балки. Также обратите внимание, как возросло максимальное напряжение Мизиса.
12. Сохраните модель и закройте окно. Вы будете использовать эту модель и анализ в главе 11.