Pro/MECHANICA: Structure and Thermal Analysis

Pro/MECHANICA: Structure and Thermal Analysis

Version 2001

Глава 9 - Модальный Анализ

Техническое требование

В этой главе рассматривается::

Собственные частоты

Собственные формы

Определение модального анализа

Модальный анализ иногда называется анализом собственной частоты.

Модальный анализ важен для моделей, которые подвергнуты циклическим или вибрационным нагрузкам. Этот тип анализа сообщает о собственных частотах и соответствующих главных собственных форм системы при оценке.

Собственные частоты

Все Ваши модели имеют естественную частоту. Если к Вашей модели прилагается динамическая нагрузка, близкая к её собственной частоте, модель подвергнется большему, чем нормальное, колебанию. Без присущего демпфирования, колебание может стать не поддающимся контролю и вызвать разрушение модели.

Чтобы предотвратить этот вид проблемы, Pro/MECHANICA предсказывает собственную частоту модели, чтобы Вы могли анализировать модель при специфических динамических ограничениях. Результаты модального анализа помогут Вам решить, требуется ли модели больше или меньше демпфирования, чтобы предотвратить неудачу. Используйте модальный анализ, чтобы найти резонансные частоты для структуры при специфических ограничениях.

Степени свободы

Любой объект, который вибрирует, имеет степень свободы. Степень свободы является количеством направлений, в которых объект может вибрировать. Объект с единственной степенью свободы может перемещаться взад и вперед только в одном направлении. Объект с множественными степенями свободы может перемещаться взад и вперед более чем в одном направлении.

Степени свободы могут также определяться количеством объектов, которые перемещаются. Например, представьте себе два объекта, соединённых пружиной. Первый объект может перемещаться взад и вперед только в одном направлении. Второй объект может перемещаться взад и вперед только в том же направлении, что и первый. Двух объектная система имеет две степени свободы.

Если Ваша система имеет более одной степень свободы, объединенные силы двух предметов могут привести к частоте, которая может воздействовать на Вашу деталь. Pro/MECHANICA может вычислять степени свободы автоматически.

Демпфирование

Демпфирование используется для рассеивания вибрационной энергии модели или детали. Все модели и детали имеют некоторое свойственное демпфирование, но количество демпфирования может быть увеличено, чтобы рассеять энергию в конкретных модах. После выполнения модального анализа Вы можете решить, требуется ли демпфирование.

Моды

Мода измеряет вибрацию объекта при конкретной частоте. Каждой моде назначен номер. Мода 1 из модального анализа является самой низкой частотой, при которой балка будет вибрировать после удаления всех возбуждений. Это названо модой свободного колебания, потому что незадемпфировано.

Каждая мода будет иметь различную частоту, назначенную ей. Например, мода 1 (мода свободного колебания) детали может быть 625 гц, а мода 2 для детали может быть 792 гц. Может быть любое число мод для конкретной детали. Pro/MECHANICA может проанализировать вплоть до 9999 различных мод. Четыре различных моды отдельной детали и их частоты описаны в таблице 9-1.

Таблица 9-1

Мода

Hz

Описание

1

625

Эта мода представляет наиболее гибкую ориентацию в структурном элементе (ориентация наименьшего количества жесткости при изгибе и наименьшего количества потенциальной энергии).

2

792

Эта мода представляет колебание балки в других деформированных формах (модах).

3

798

Эта мода представляет колебание балки в других деформированных формах (модах).

4

1045

Эта мода представляет колебание балки в других деформированных формах (модах).

Собственные формы

Каждая мода характеризуется деформированной формой, называемой собственной формой. Может быть любое число собственных форм для конкретной детали. Используя Pro/MECHANICA Вы можете визуализировать эти формы и частоту, которая связана с ней. Рисунок 9-1 показывает четыре собственные формы частот, внесенных в таблицу 9-1. Рассматривая собственные формы Вы можете видеть, как деталь реагирует на различные частоты.

Рисунок 9-1

Модальный анализ в Pro/MECHANICA помогает Вам определять частоту и собственные формы модели.

Определение модального анализа

Параметры модального анализа определены в диалоговом окне Modal Analysis Definition, как показано на рисунке 9–2.

Рисунок 9-2

Опции диалогового окна Modal Analysis описаны в таблице 9-2.

Таблица 9-2

Опция

Описание

Name

Вы можете ввести в это поле название анализа.

Description

Вы можете ввести в это поле описание анализа (не обязательно).

Constraints

Этот опция позволяет определить набор ограничений с использованием следующих опций:

• Constrained - Если выбрана эта опция, Вы можете выбирать только набор ограничений, если он доступен.

• Unconstrained - Выберите эту опцию, если не желаете использовать ограничение.

• With rigid mode search - Если Вы не используете ограничение, эта опция будет выбрана автоматически. Pro/MECHANICA сообщит о любых модах твердого тела, которые находит.

Output

Эта закладка позволяет определить вывод данных для анализа. Закладка Output содержит следующие опции:

• Calculate - Вы можете выбрать напряжение, вращения, и/или реакции чтобы определять величины, которые будут вычислены с использованием этой опции.

• Plot - С этой опцией Вы можете ввести плотность сетки. Pro/MECHANICA вычисляет величину значения на пересечении линий сетки; следовательно, плотность сетки важна.

Convergence

Эта опция позволяет выбрать метод сходимости, используя раскрывающееся меню Method.

Modes

Эта закладка позволяет определить моды для анализа. Закладка Modes содержит следующие опции:

• Number of Modes - Вы можете выбрать эту опцию, если хотите определить число мод, которые вычислит Pro/MECHANICA. Этот номер будет добавлен к точно установленной частоте.

• All Modes in Frequency Range - Эта опция позволяет определить все моды в пределах частотного диапазона в полях Min Frequency и Max Frequency.

• Number of modes - Эта опция позволяет Вам определить число мод выше точно установленной частоты, которую хотите чтобы Pro/MECHANICA вычислила. Число должно быть между 1 и 9999. Вы можете изменить этот номер только если выбрана опция Number of Modes.

• Minimum Frequency - Эта опция позволяет Вам определить минимальную частоту частотного диапазона. Вы можете определять её только если выбрана опция All Mode in Frequency Range.

• Maximum Frequency - Эта опция позволяет Вам определить максимальную частоту частотного диапазона. Вы можете определять её только если выбрана опция All Mode in Frequency Range.

Context

Main Paige

Мода	Hz	Описание
1	625	Эта мода представляет наиболее гибкую ориентацию в структурном элементе (ориентация наименьшего количества жесткости при изгибе и наименьшего количества потенциальной энергии).
2	792	Эта мода представляет колебание балки в других деформированных формах (модах).
3	798	Эта мода представляет колебание балки в других деформированных формах (модах).
4	1045	Эта мода представляет колебание балки в других деформированных формах (модах).

Опция	Описание
Name	Вы можете ввести в это поле название анализа.
Description	Вы можете ввести в это поле описание анализа (не обязательно).
Constraints	Этот опция позволяет определить набор ограничений с использованием следующих опций: • Constrained - Если выбрана эта опция, Вы можете выбирать только набор ограничений, если он доступен. • Unconstrained - Выберите эту опцию, если не желаете использовать ограничение. • With rigid mode search - Если Вы не используете ограничение, эта опция будет выбрана автоматически. Pro/MECHANICA сообщит о любых модах твердого тела, которые находит.
Output	Эта закладка позволяет определить вывод данных для анализа. Закладка Output содержит следующие опции: • Calculate - Вы можете выбрать напряжение, вращения, и/или реакции чтобы определять величины, которые будут вычислены с использованием этой опции. • Plot - С этой опцией Вы можете ввести плотность сетки. Pro/MECHANICA вычисляет величину значения на пересечении линий сетки; следовательно, плотность сетки важна.
Convergence	Эта опция позволяет выбрать метод сходимости, используя раскрывающееся меню Method.
Modes	Эта закладка позволяет определить моды для анализа. Закладка Modes содержит следующие опции: • Number of Modes - Вы можете выбрать эту опцию, если хотите определить число мод, которые вычислит Pro/MECHANICA. Этот номер будет добавлен к точно установленной частоте. • All Modes in Frequency Range - Эта опция позволяет определить все моды в пределах частотного диапазона в полях Min Frequency и Max Frequency. • Number of modes - Эта опция позволяет Вам определить число мод выше точно установленной частоты, которую хотите чтобы Pro/MECHANICA вычислила. Число должно быть между 1 и 9999. Вы можете изменить этот номер только если выбрана опция Number of Modes. • Minimum Frequency - Эта опция позволяет Вам определить минимальную частоту частотного диапазона. Вы можете определять её только если выбрана опция All Mode in Frequency Range. • Maximum Frequency - Эта опция позволяет Вам определить максимальную частоту частотного диапазона. Вы можете определять её только если выбрана опция All Mode in Frequency Range.