Response Spectrum Analysis

МОДЕЛИРОВАНИЕ

Моделирование - это исследование эффектов, вызванных реальными условиями нагрузки на объект. Компьютерное моделирование - это тип моделирования, который использует модели САПР для представления реальных объектов и применяет различные условия нагрузки к модели для изучения реальных эффектов. SolidWorks Simulation - одна из доступных на рынке программ компьютерного моделирования. В SolidWorks Simulation мы прикладываем нагрузки к модели с ограничениями в заранее определенных условиях окружающей среды и проверяем результат (визуально и / или в виде табличных данных). Далее приведены типы анализов, которые можно выполнять в SolidWorks.

 

ВИДЫ АНАЛИЗОВ, ПРОВЕДЕННЫХ В SOLIDWORKS SIMULATION

SolidWorks Simulation выполняет почти все анализы, которые обычно выполняются в промышленности. Эти анализы и их использование приведены ниже.

 

Статический анализ

Это наиболее распространенный тип анализа, который мы проводим. В этом анализе к телу прикладываются нагрузки, из-за которых тело деформируется, и воздействие нагрузок передается по всему телу. Чтобы поглотить воздействие нагрузок, тело создает внутренние силы и реакции на опорах, чтобы уравновесить приложенные внешние нагрузки. Эти внутренние силы и реакции вызывают стресс и напряжение в теле. Статический анализ относится к расчету смещений, деформаций и напряжений под действием внешних нагрузок на основе некоторых предположений. Предположения заключаются в следующем.

· Все нагрузки прикладываются медленно и постепенно, пока не достигнут своей полной величины. После достижения своих полных значений нагрузка останется постоянной (т.е. нагрузка не будет изменяться во времени).

· Допущение линейности: зависимость между нагрузками и результирующими реакциями линейна. Например, если вы удвоите величину нагрузок, реакция модели (смещения, деформации и напряжения) также удвоится. Вы можете сделать предположение о линейности, если:

1. Все материалы в модели соответствуют закону Гука, согласно которому напряжение прямо пропорционально деформации.

2.  Индуцированные смещения достаточно малы, чтобы игнорировать изменение жесткости, вызванное нагрузкой.

3. Граничные условия не меняются во время приложения нагрузок. Нагрузки должны быть постоянными по величине, направлению и распределению. Они не должны изменяться во время деформации модели.

Если приведенные выше предположения верны для вашего анализа, вы можете выполнить линейный статический анализ. Например, консольная балка, закрепленная на одном конце, и сила, приложенная к другому концу; см. Рисунок-1.

Рисунок 1. Пример статического линейного анализа.

Если вышеприведенные предположения не верны, вам необходимо выполнить нелинейный статический анализ. Например, объект, прикрепленный пружиной, действует под действием силы; см. Рисунок-2.

Рисунок 2. Пример нелинейного статического анализа

 

Динамический анализ

 

В общем, мы должны выполнять динамический анализ конструкции, когда прилагаемая к ней нагрузка меняется со временем. Самый распространенный случай динамического анализа - это оценка реакции здания на землетрясение в его основании. Каждая конструкция имеет тенденцию колебаться на определенных частотах, называемых собственными частотами. Каждая собственная частота связана с определенной формой, называемой режимом формы, которую модель имеет тенденцию принимать при вибрации на этой частоте. Когда на конструкцию воздействует динамическая нагрузка, совпадающая с одной из ее собственных частот, конструкция испытывает большие смещения. Это явление известно как «резонанс». Демпфирование предотвращает реакцию конструкций на резонансные нагрузки. На самом деле непрерывная модель имеет бесконечное количество собственных частот. Однако конечно-элементная модель имеет конечное число собственных частот, равное числу степеней свободы, рассматриваемых в модели. Обычно важны первые несколько режимов модели (с самыми низкими собственными частотами). Собственные частоты и соответствующие формы колебаний зависят от геометрии конструкции, свойств ее материала, а также от условий ее опоры и статических нагрузок. Вычисление собственных частот и форм колебаний известно как модальный анализ. При построении геометрии модели вы обычно создаете ее на основе исходной (недеформированной) формы модели. Некоторая нагрузка, такая как собственный вес конструкции, всегда присутствует и может вызвать значительные изменения в исходной геометрии конструкции. Эти геометрические изменения могут в некоторых случаях оказывать значительное влияние на модальные свойства конструкции. Во многих случаях этим эффектом можно пренебречь, поскольку индуцированные отклонения малы.

Следующие несколько тем - случайная вибрация, анализ спектра реакции, анализ временной истории, переходный анализ вибрации и модальный анализ вибрации - являются расширениями динамического анализа.

 

Random Vibration

Инженеры используют этот тип анализа, чтобы выяснить, как устройство или конструкция реагирует на устойчивые тряски, которые вы ощущаете при поездке в грузовике, железнодорожном вагоне, ракете (когда двигатель включен) и т. Кроме того, для вещей, которые находятся в транспортном средстве, например, бортовой электроники или любого груза, может потребоваться анализ случайной вибрации. Вибрация, создаваемая в транспортных средствах двигателями, дорожными условиями и т. Д., Представляет собой комбинацию большого количества частот от множества источников и имеет определенную «случайную» природу. Анализ случайной вибрации используется инженерами-механиками, которые проектируют различные виды транспортного оборудования.

Response Spectrum Analysis

Инженеры используют этот тип анализа, чтобы узнать, как устройство или конструкция реагируют на внезапные силы или удары. Предполагается, что эти удары или силы возникают в граничных точках, которые обычно фиксируются. Примером может служить здание, плотина или ядерный реактор при землетрясении. Во время землетрясения происходит сильная тряска. Это сотрясение передается в конструкцию или устройство в точках, где они прикреплены к земле (граничные точки). Инженеры-механики, которые проектируют компоненты для атомных электростанций, также должны использовать анализ спектра реакции. Такие компоненты могут включать детали ядерного реактора, насосы, клапаны, трубопроводы, конденсаторы и т. Д. Когда инженер использует анализ спектра реакции, он ищет максимальные напряжения или ускорение, скорость и смещения, которые возникают после удара. Это, в свою очередь, приводит к максимальным напряжениям.