Ім'я файлу: Моделювання вібрацій елементів конструкцій.docx
Розширення: docx
Розмір: 32кб.
Дата: 15.04.2020

Міністерство освіти і науки України

Національній технічний університет

«Харківський політехнічний інститут»

Кафедра видобування нафти, газу та конденсату


РГР з дисципліни «Математичне моделювання гірничих процесів із застосуванням ЕОМ»

«Моделювання вібрацій елементів конструкції (частотній аналіз)»

Виконав: Комишенко С.О

Група: ХТ-617а

Перевірив: Д.т.н., проф Білецький В.С.

Харків 2020

ЧАСТОТНИЙ АНАЛІЗ МОДЕЛІ ВАЛА

Мета роботи:навчитися проводити частотний аналіз моделі вала; знати порядок виконання частотного аналізу; вміти оцінювати точність отриманих результатів.

1. Короткі теоретичні відомості

Частотний аналіз. Кожна конструкція має тенденцію вібрувати на певних частотах, які називаються власними або резонансними частотами. Кожна частота власних коливань асоціюється з певною формою, так званою формою коливань, яку модель прагне приймати при вібруванні на цій частоті. Коли конструкція належним чином збуджена динамічним навантаженням на частоті, яка збігається з однією з її власних частот, вона піддається більшим переміщенням і напруженням. Дане явище називається резонансом. Для недемпфованих систем резонанс викликає теоретично нескінченний рух. Демпфування, однак, обмежує реакцію конструкції, викликану резонансними навантаженнями. Частотні дослідження можуть допомогти уникнути резонансу, наприклад, при проектуванні систем віброізоляції. Вони також формують базу для оцінки реакції лінійних динамічних систем, у яких реакція системи на динамічне середовище рівне сумі мод, що враховуються в аналізі.




а) б)

Приклади форм коливань пластини

а – модель; б – форми коливань

Реальна модель має безкінечну кількість власних частот. Однак, кінцево-елементна модель має обмежену кількість власних частот, яка дорівнює числу ступенів свободи, що враховуються в моделі. Для більшості завдань необхідні тільки перші кілька мод. Власні частоти й відповідні їм форми коливань залежать від геометричних параметрів, властивостей матеріалу й умов обмежень моделі. Обчислення власних частот і форм коливань може називатись модальним аналізом, частотним аналізом або аналізом власних коливань.

Вплив навантажень на частотний аналіз

Створення форми коливань моделі відбувається на основі вихідної (недеформованої) її форми. Деякі навантаження, наприклад, власна вага конструкції є завжди, й може викликати значний вплив на форму і її модальні властивості. У багатьох випадках цим впливом можна знехтувати, тому що викликані переміщення є невеликими.

Навантаження впливають на модальні характеристики тіла. Загалом навантаження стиску, знижують резонансні частоти, а навантаження розтягу - збільшують. Подібний приклад легко показати на зміні натягу струни скрипки (чим більший натяг, тим більш висока частота).
Для врахування впливу навантаження на резонансні частоти слід використовувати програму Direct sparse. Якщо параметр цієї програми встановлений на Автоматически, буде використовуватись програма Direct sparse.
1.Приклад виконання роботи

Частотний аналіз, який також називають модальний або динамічний аналіз, розраховує резонансні (власні) частоти й відповідні форми (моди) коливань. Розглянемо показану ЗМ вала.
1.1Створення дослідження частотного аналізу

Щоб створити дослідження частотного аналізу:

Відкрити попередньо створену модель.

Обрати новое исследование (Диспетчер команд Simulation).

У вікні PropertyManager (Менеджер властивостей) в полі Имя ввести Freq-1.

У вікні Тип натиснути Частота

Натиснути кнопку
1.2Призначення матеріалу

Модель вала виготовлена із сталі AISI 1020.

Щоб призначити сталь AISI 1020 всім компонентам:

  1. В дереві дослідження Simulation натиснути правою кнопкою миші папку Детали і обрати Применить материал ко всем.

З’явиться діалогове вікно Материал.

  1. У розділі Выбрать источник материала виконати наступні дії:

    1. натиснути Библиотечные файлы і обрати Материалы SolidWorks;

    2. обрати AISI 1020 у списку Сталь;

  2. натиснути на кнопку OK.

Програмне забезпечення назначає сталь AISI 1020 всім компонентам СЗМ. З’явиться прапорець на кожному значку у папці Детали.
1.3 Застосування кріплень

Зафіксувати показані на рис. 5.3 поверхні.

  1. Натиснути стрілку вниз біля кнопки Крепления (Simulation CommandManager) і обрати Зафиксированная геометрия.

  2. У графічній області обрати дві показані поверхні.

Грань<1> и Грань<2> з’явиться в Грани, кромки, вершины для ограничения.

  1. Натиснути кнопку



1.4 Визначення епюри по замовчуванню

Щоб задати епюри за замовчуванням для частотного дослідження:

  1. Натиснути Simulation, Параметры.

  2. На вкладці Настройки по умолчанию обрати Результаты исследования по частотам/потере устойчивости.

  3. У вікні Создать эпюру для обрати Для первых 5-и форм колебаний.

  4. У вікні Тип результатов обрати Перемещение і URES: Результирующее перемещение для створення епюри переміщення.

  5. Натиснути OK.

1.5 Створення сітки моделі і запуск дослідження

Щоб створити сітку моделі і запустити досліження:

В дереві дослідження Simulation натиснути правою кнопкою миші значок Сетка і обрати Создать сетку або натиснути на стрілку вниз на Выполнить (диспетчер команд Simulation) і обрати Создать сетку

  1. В PropertyManager (Менеджері властивостей) встановіть наступні параметри:

  2. У розділі Параметры обрати Запуск (решение) анализа.

  3. Обрати



1.6 Вивід списку резонансних частот

Щоб вивести список резонансних частот:

Натиснути стрілку вниз біля кнопки Результаты (Simulation CommandManager) і обрати Список резонансных частот

У вікні Списокмод перераховані номер моди, резонансна частота (в рад/сек и Гц) і відповідний період у секундах.

Наприклад, мода номер 1 має частоту приблизно 3375 Гц, а мода номер 2 має частоту приблизно 3397 Гц.

  1. Для збереження перерахованих результатів у файлі Excel:

    1. натиснути кнопку Сохранить.

    2. ввести Частота1 в полі Имя файла.

    3. натиснути кнопку Сохранить.

    4. натиснути кнопку Закрыть.


1.7 Вивід списку масової частки

Щоб вивести список масової частки:

В дереві дослідження Simulation правою кнопкою миші на папку Результаты і обрати Показать массовое участие.

1. У діалоговому вікні Массовое участиевідобразяться номери форм коливань (мод), частоти (у рад/сек або Гц) і масова участь в X-, Y- і Z-напрямках.

2. Наприклад, масова частка моди номер 1 є незначним у напрямку X, приблизно 0,009 у напрямку Y і приблизно 0,063 у напрямку Z.

3. Натиснути кнопку Закрыть.
1.8Перевірка похибки результатів

Щоб перевірити похибку попередніх результатів, повторно створити сітку моделі, використовуючи менший глобальний розмір елементу і перезапустити дослідження.

    1. В дереві дослідження Simulation натиснути правою кнопкою миші на параметр Сетка і обрати Создать сетку

З’явиться попереджувальне повідомлення про те, що створення сітки видалить існуючі результати.

  1. Натиснути OK.

З’явиться вікно PropertyManager Сетка.

У розділі Параметры сетки встановити Единицы измерения на дюймы і Глобальный размер на 0,25.

  1. У розділі Параметры обрати Запуск (решение) анализа.

  2. Натиснути кнопку


1.9 Вивід списку нових резонансних частот

Щоб вивести список нових резонансних частот:

  1. Натиснути стрілку вниз біля кнопки Результаты (Simulation CommandManager) і обрати Список резонансных частот В діалоговому вікні, звернути увагу, що мода номер 1 зараз має частоту приблизно 3368 Гц і мода 2 має частоту приблизно 3385 Гц.

  2. Натиснути кнопку Закрыть.

  3. Порівняння з попередніми результатами показує максимальну зміну, рівну 0,3%, що вказує напопередні результати є досить точними. Поточні результати є більш точними, тому що для сітки використовується менший розмір елемента.



1.10 Перегляд форм коливань

Щоб переглянути основну форму (моду) коливань:

  1. В дереві дослідження Simulation, натиснути правою кнопкою миші на папку Крепления і обрати Скрыть все, щоб приховати позначення кріплень.

  2. Розгорнути папку Результаты і натиснути правою кнопкою миші на Деформация (-Расположение результата-Форма моды1-) і обрати Редактировать определение.

  3. В PropertyManager у розділі Деформированная форма очистити параметр Отобразить цвета.

  4. Прийняти інші настройки, потім натиснути



Для відображення первісної (недеформованої) моделі в основній формі (моді) коливань:

  1. В дереві дослідження Simulation натиснути правою кнопкою миші Деформация (-Расположение результата-Форма моды1) і обрати Настройки .

  1. У вікні PropertyManager в розділі Параметры эпюры деформации:

    1. вибрати Поместить модель на деформированную форму.

    2. вибрати в списку Полупрозрачный (один цвет).

    3. натиснути на параметр Редактировать цвет, обрати яскраво-блакитний колір і натиснути OK.

    4. перемістити бігунок Прозрачности на 0,75.

  2. Натиснути кнопку .

Відобразиться недеформована модель в основній формі (моді) коливань
Щоб подивитись інші форми (моди) коливань двічі клацніть Перемещение (-Расположение результата -Форма колебания2-) для відображення епюри.
скачати

© Усі права захищені
написати до нас