Программа ANSYS - краткий курс (1050670), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Области с неприемлемо высокими значениями ошибки являютсяпретендентами на измельчение сетки.Практически все полученные результаты (напряжения, деформации, перемещения ит.д.) можно вывести в виде изолиний, векторов и в табличной форме.22CAD-FEM GMBH REPRESENTATIONOFFICE 1703, 77, SCHELKOVSKOE SHOSSE, MOSCOW, 107497, RUSSIATEL: (095) 468-81-75, 460-47-22 FAX: (095) 913-23-00 E-mail: cadfem@online.ru_______________________________________________________________________2.3. Модальный анализМодальный анализ помогает установить параметры колебаний конструкций: с егопомощью определяются собственные частоты и формы колебаний.
Кроме того, ониспользуется как отправная точка для других, более подробных динамических расчетов,таких, как нестационарный динамический анализ или отклик системы на гармоническоевоздействие.В программе ANSYS модальный анализ является линейной процедурой.Любыенелинейности вроде пластичности или элементов зазора-контакта игнорируются, дажеесли они и заданы. Доступны четыре метода выявления собственных форм колебаний, втом числе и с учетом демпфирования.Модальный анализ может проводиться для предварительно напряженных конструкций,таких, как лопатки вращающегося турбинного диска. Еще одной полезнойособенностью является учет модальной циклической симметрии, что дает возможностьсвести анализ всей конструкции к анализу ее части.Построение моделиНелинейные конечные элементы, если таковые используются в модели, трактуются каклинейные.
Так, например, жесткость элементов контакта рассчитывается, исходя из ихначального положения, и в дальнейшем не меняется.Должны быть заданы модуль Юнга и плотность материала, который предполагаетсялинейным, изотропным или ортотропным, со свойствами, зависящим/независящим оттемпературы.Приложение нагрузок и получение решенияПри выявлении собственных форм колебаний можно использовать четыре метода:сокращенный, подпространственный, несимметричный и декрементный (метод сзатуханием).
Два последних предназначены для специальных приложений:несимметричный метод - для задач с несимметричной матрицей (типа задачвзаимодействия жидкости с конструкцией), а декрементный метод - для проблем, прирассмотрении которых нельзя пренебречь трением, например, при анализе движения поопорной поверхности.Для большинства приложений нужно выбирать между двумя методами: сокращенными подпространственным. Первый из них работает быстрее, потому что используетсокращенную (сгущенную) систему матриц для получения решения. Однако посравнению со вторым методом он менее точен, так как сокращенная матрица массявляется приближенной.Для большинства приложений рекомендуется использовать формирование матрицымасс на основе заданных конечных элементов (по умолчанию), а приближениесосредоточенными массами использовать для "тощих" конструкций: легких балок иочень тонких пластин и оболочек, - показано, что это дает лучшие результаты.Единственными "нагрузками" могут быть ограничения, накладываемые наперемещения.
Любые другие нагрузки игнорируются.23CAD-FEM GMBH REPRESENTATIONOFFICE 1703, 77, SCHELKOVSKOE SHOSSE, MOSCOW, 107497, RUSSIATEL: (095) 468-81-75, 460-47-22 FAX: (095) 913-23-00 E-mail: cadfem@online.ru_______________________________________________________________________Результаты расчетаФайл результатов содержит собственные частоты, формы колебаний, соответствующиенапряжения и усилия (если требуется).2.4. Анализ отклика на гармоническое воздействиеЛюбая достаточно длительная циклическая нагрузка вызывает гармонический откликмеханической системы. Анализ реакции на гармоническое воздействиедаетвозможность определить установившийся отклик линейной механической системы насинусоидальную нагрузку и, таким образом, оценить способностьсистемыпротивостоять резонансным явлениям, усталостному разрушению и другим вреднымэффектам вибрации.Основная идея метода состоит в том, чтобы получить отклик системы при несколькихчастотах и построить зависимость определенных параметров (обычно перемещений) отчастоты, затем выявить частоту, при которой реакция максимальна, и получитьзначения напряжений при этой частоте.Любые нелинейности системы игнорируются.
Анализ можно проводить дляпредварительно напряженной конструкции, например, для термообработанной детали(при условии, что возбуждаемые напряжения много меньше термических).Методы решенияИспользуются три метода: полный, сокращенный и метод суперпозиции формколебаний. (В качестве еще одного метода можно использовать проведениединамического анализа при гармоническом воздействии.)Полный метод - самый простой; он использует систему матриц задачи (каксимметричных, так и несимметричных) целиком, без их редукции. Преимуществаметода: нет необходимости выбирать главные степени свободы и формы колебаний; всеперемещения и напряжения вычисляются за один "проход"; доступны все видынагрузок. Основной недостаток: значительные затраты времени по сравнению с двумядругими методами.Сокращенный метод дает возможность использовать главные степени свободы иматрицы уменьшенных размерностей.
После определения перемещений для главныхстепеней свободы выполняется второй этап решения: получение значенийперемещений, усилий, напряжений для полного набора степеней свободы. Этот методприменяется для рассмотрения гармонического отклика предварительно напряженныхконструкций (например, термически обработанные детали состаточныминапряжениями).Метод суперпозиции решений использует результаты модального анализа для расчетаотклика системы на гармоническую нагрузку.2.5. Динамический анализДинамический анализ используется для определения реакции конструкции (в видеперемещений, деформаций, напряжений и усилий) на действие произвольной нагрузки,24CAD-FEM GMBH REPRESENTATIONOFFICE 1703, 77, SCHELKOVSKOE SHOSSE, MOSCOW, 107497, RUSSIATEL: (095) 468-81-75, 460-47-22 FAX: (095) 913-23-00 E-mail: cadfem@online.ru_______________________________________________________________________меняющейся во времени таким образом, что приходится учитывать инерционныеэффекты и процессы рассеяния энергии.Этот вид анализа гораздо более сложен, чем статический, поэтому, вообще говоря,необходимо предварять выполнение анализа работой по изучению физики проблемы,что может существенно сократить затраты инженерного труда и компьютерныересурсы.
Такая работа может состоять из следующих этапов:- анализ более простых моделей (во многих случаях расчетные модели из пружин, масси балок оказываются достаточными для получения динамического отклика сложнойконструкции);- проведение статического анализа перед введением нелинейностей (иногда можноубедиться, что в учете нелинейности нет необходимости);- выполнение модального анализа для оценки реакции системы и определения шагарешения по времени;- использование метода подконструкций для линейных частей системы.Методы решенияИспользуются три метода проведения динамического анализа: полный, сокращенный иметод суперпозиции форм колебаний.
Полный метод является наиболее мощным, таккак допускает приложение нагрузок всех видов (в том числе задание ненулевыхперемещений, что рекомендуется делать с осторожностью) и позволяет включать всевиды нелинейностей (пластичность, большие деформации, смещения и т.д.). Два другихметода предполагают постоянство шага по времени в течение всего переходногопроцесса и допускают использование нелинейности только в виде элементов зазора длямоделирования простого контакта типа "узел к узлу", но обычно работают быстрееполного метода.Рекомендации по выбору шага интегрированияТочность решения определяется шагом интегрирования: чем меньше шаг, тем вышеточность. Слишком большой шаг приводит к ошибкам, влиящим на отклик системы навысоких частотах (и, таким образом, на отклик в целом).
Чрезмерно малый шаг, сдругой стороны, приводит к ненужным затратам времени. При выборе оптимальногошага по времени нужно руководствоваться следующими соображениями.1. Следует использовать примерно 20 точек на период наиболее высокой частоты изтех, что представляют интерес.2. Шаг по времени должен быть достаточно малым, чтобы с приемлемой точностьюописывать функцию нагружения.3. При решении задач контактного взаимодействия шаг решения должен выбиратьсятаким образом, чтобы правильно отобразить длительностьимпульса.
Дляминимизации энергетических потерь необходимо разбивать время контакта, покрайней мере, на 30 интервалов. Если время контакта и соударяющаяся массасоответственно много меньше общего времени переходного процесса и массысистемы, то число интервалов может быть меньше 30, так как в этом случае потериэнергии незначительны. Прииспользовании сокращенного метода и методасуперпозиции таких интервалов не должно быть меньше 7, чтобы гарантироватьустойчивостьрешения.25CAD-FEM GMBH REPRESENTATIONOFFICE 1703, 77, SCHELKOVSKOE SHOSSE, MOSCOW, 107497, RUSSIATEL: (095) 468-81-75, 460-47-22 FAX: (095) 913-23-00 E-mail: cadfem@online.ru_______________________________________________________________________4. Если представляет интерес распространение волны по конструкции, то на длиневолны должно быть не менее 20 элементов.5.
Справиться с большинством нелинейностей можно, выбрав шаг решения всоответствии с первыми четырьмя пунктами. Однако есть исключения, связанные сизменением жесткости системы при нагружении.Использование процедуры автоматического выбора шага дает возможность программеменять его величину в процессе решения в зависимости от частоты отклика и влияниянелинейностей, что уменьшает общее число шагов и сберегает ресурсы компьютера.Тем не менее, в ряде случаев (системы с доминирующим влиянием низких частот,сейсмическое возбуждение, преобладание кинематического движения надвибрационным и др.) применение этой процедуры не дает преимуществ, а порой можетбыть вредным.ДемпфированиеДля большинства механических систем характерно затухание колебаний, параметрыкоторого должны быть заданы при проведении динамического анализа.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
