Расчет собственной частоты колебаний камертона (1051245)
Текст из файла
РАСЧЕТ СОБСТВЕННОЙ ЧАСТОТЫ КОЛЕБАНИЙ КАМЕРТОНАИ ВЕРИФИКАЦИЯ МОДАЛЬНОГО АНАЛИЗАВ ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ ANSYSЖуравлев Э.Ю., студентОгородникова О.М., к.ф.-м.н., доцентЕкатеринбург, Уральский государственный технический университет – УПИВ данной работе была выполнена верификация модального анализа путем сравненияпервой собственной частоты колебаний камертона, рассчитанной в программном комплексеANSYS, с тем номинальным значением, которое указано на корпусе устройства.Характеристики компьютера:1) процессор INTEL Celeron с тактовой частотой 2,4 ГГц;2) системная плата GigaByte S478, чипсет 865P;3) память: 1 модуль DIMM DDR 256 Мб, PC3200, 400 МГц;4) жёсткий диск: Maxtor 7200 40 Гб, 7200 рад/мин; не менее 15 Гб свободного места.Программное обеспечение:1) операционная система Windows XP Professional SP1, Windows XP Professional SP2;* 2) САЕ-программы ANSYS Classic Environment версий 7.0 и 9.0;* 3) САЕ-программы ANSYS Design Space версий 7.0 и 9.0;* 4) CAD-программа SolidWorks.Анализ конструкции камертонаКамертон представляет собой конструкцию, в которой каждая деталь выполняет важную функцию.
Объемная модель камертона построена в CAD-программе SolidWorks (рис.1).Важная в данной верификационной работе служебная характеристика – частота слышимогозвука (основной тон), определяется конструкцией металлической вилки. Главное назначениевилки – генерация колебаний с частотой 440 Гц. В сборку входят также пластмассовое основание, деревянный резонатор, гайка, шайба и демпфирующие подушечки из войлока.Рис.1. Объемная модель камертона1Генератором колебаний в системе является металлическая вилка, которая благодаря совокупности свойств материала (стали) и конструкции способна накапливать механическуюэнергию и рассеивать её за счёт колебаний отдельных элементов конструкции.
При этом имеетместо обратимое циклическое преобразование потенциальной энергии механической колебательной системы в кинетическую энергию и обратно. Колебательный процесс затухает тем медленнее, чем меньше потерь происходит при переходе энергии в системе из одной формы в другую. Деревянный резонатор совершает вынужденные колебания, передаваемые от металлической вилки с той же частотой – 440 Гц.Анализ расчетных результатовРасчёты выполнены на сеточной модели с различным количеством конечных элементов.В ANSYS применялся элемент с квадратичной функцией формы SOLID95, изменение размеровэлемента регулировалось заданием соответствующих значений с помощью команды ESIZE, вANSYS Design Space – изменением параметра Relevance.
Варианты сеточных моделей, созданных генератором сетки ANSYS Design Space, представлены на рис.2.Результаты расчетов в различных модификациях программного комплекса ANSYS длясеток с различным количеством элементов приведены в таблицах 1-3. Соответствующие графики отклонений расчетного параметра от номинального представлены на рис.3-5.абвгРис.2. Варианты сеточных моделей генератора:а - 1 099 элементов, б - 4 922 элементов, в - 16 150 элементов, г - 40 844 элементов2Таблица 1Результаты расчёта в ANSYS 9.0 Classic EnvironmentВычисленнаячастота, Гц448,13441,49442,50441,34437,23Отклонениеот номинальной величины, %1,810,340,560,300,63Количествоэлементов1 0715 76416 20039 95356 588КоличествоузловМашинное время, чч:мм:сс2 28310 42127 34063 25886 7860:00:050:00:350:04:380:28:060:54:04Таблица 2Результаты расчёта в ANSYS Design Space 9.0Вычисленнаячастота, Гц451,13436,91436,16435,48438,23Отклонениеот номинальной величины, %2,530,700,871,030,40КоличествоэлементовКоличествоузлов5129 55715 17337 66558 6681 14115 69824 75959 52588 095Машинное время, чч:мм:сс0:00:070:02:420:08:070:31:010:54:32Таблица 3Результаты расчёта в ANSYS 7.0 Classic EnvironmentВычисленнаячастота, Гц451,16441,49441,91440,62437,22Отклонениеот номинальной величины, %2,470,340,430,140,64КоличествоэлементовКоличествоузлов1 0994 92216 15040 84455 7902 3199 04127 27064 45185 714Машинное время, чч:мм:сс0:00:050:00:330:04:310:24:451:10:073Отклонение расчётного значения отноминального, %21,91,81,71,61,51,41,31,21,110,90,80,70,60,50,40,30,20,1001020304050607080Количество узлов в модели, тыс.90100Отклонение расчётного значения отноминального, %Рис.3.
Зависимость отклонения расчётного значения частоты от номинальногодля расчёта в ANSYS 9.0 Classic Environment2,702,602,502,402,302,202,102,001,901,801,701,601,501,401,301,201,101,000,900,800,700,600,500,400,300,200,100,0001020304050607080Количество узлов в модели, тыс.90100Рис.4. Зависимость отклонения расчётного значения частоты от номинальногодля расчёта в ANSYS 9.0 Design Space4Отклонение расчётного значения отноминального, %2,602,502,402,302,202,102,001,901,801,701,601,501,401,301,201,101,000,900,800,700,600,500,400,300,200,100,0001020304050607080Количество узлов в модели, тыс.90100Рис.5. Зависимость отклонения расчётного значения частоты от номинальногодля расчёта в ANSYS 7.0 Classic EnvironmentВыводы1.
Существует оптимальная плотность сетки, обеспечивающая устойчивое решение задачи о нахождении собственной частоты механических колебаний. Минимальное количество расчетных узлов в сетке, необходимых для получения устойчивого решения,в рассматриваемой модели составляет 10 000. При дальнейшем уплотнении сетки отклонение расчётного значения от номинального изменяется мало и не превышает 1%.2. ANSYS версии 9.0 быстрее проводит вычисления на больших расчетных сетках и более эффективно распределяет машинные ресурсы.__________________* Программы были предоставлены авторам компанией Делкам-Урал.5.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
