Гармоническая вибрация. Жесткое защемление боковой грани и равномерно распределенная нагрузка

Лабораторная работа №3

ГАРМОНИЧЕСКАЯ ВИБРАЦИЯ

Цель работы:   подвергнуть конструкцию, представленную на рис. 6 и состоящую из пластин с разными физическими свойствами, гармоническому анализу и получить: перемещения и ускорения на заданном интервале частот, форму колебаний на резонансной частоте.

Рис. 6

Порядок выполнения работы:

1. Определяем тип анализа:

MAIN MENU => PREFERENCES…=> STRUCTURAL=> ОК.

1. Выполняем следующую последовательность действий:

M.M. => PREFERENCES… => STRUCTURAL => OK. Таким образом, фильтруется все меню под структурный расчет.

2. Задаем свойства материалов и определяемся с типом элементов.

Выбираем тип элементов:

M.M. => PREPROCESSSOR => ELEMENT TYPE => ADD/EDIT/DELETE => ADD…=> STRUCTURAL SHELL ELASTUC 4 NODE 63 => OK => CLOSE. Сначала определяем толщины используемых пластин, для этого: M.M. => PREPROCESSOR => REAL CONSTANTS => ADD/EDIT/DELETE => ADD => ОК и в пункте SHELL THICKNESS AT NODE I TK(I) задаем толщину пластины равную 0,006 метрам и повторяем операцию ADD => ОК, задаем толщину второго материала равную 0,012 метрам. Далее задаём свойства материалов:

M.M. => PREPROCESSSOR => MATERIAL PROPS => MATERIAL MODELS. Затем, следуя цифрам на рис. 7, выполняем следующие действия:

А.  Двойным нажатием мыши на указанные папки выполняем:

STRUCTURAL => LINEAR => ELASTIC => ISOTROPIC. В окне LINEAR ISOTROPIC PROPERTIES FOR MATERIAL NUMBER 1 задаем: модуль Юнга EX = 2е11 Паи коэффициент Пуассона PRXY = 0,27.

Б.   Аналогично раскройте DENSITY и в поле плотность DENS задайте 7800 кг/м³.

В.  Нажмите: MATERIAL => NEW MODEL… и уже для второго материала повторяем первые две операции, присвоив: EX = 1E+11 Па; PRXY = 0.23; DENS = 2700 кг/м³.

3. Строим деталь:

А.  M.M. => PREPROCESSOR => MODELING –CREATE– => –AREAS– RECTANGLE => BY DIMENSIONS…, вводим координаты углов: X1 = -0.5, X2 = 0.5, Y1 = 0, Y2 = 1, нажимаем APPLY;

Б.   Вводим координаты углов: X1 = -0.3, X2 = 0.3, Y1 = 0, Y2 = 0.5;

В.  Для построения третьего прямоугольника повернем систему координат на угол равный 120° (рис. 9):

U.M. => WORK PLANE => OFFSET WP BY INCREMENTS…:

·  угол поворота устанавливаем равным 90° и нажимаем на кнопку поворота оси Х против часовой стрелки;

·  угол поворота устанавливаем равным 30° и нажимаем на кнопку поворота оси Х против часовой стрелки.

Теперь определяем координаты углов последнего прямоугольника:

M.M. => PREPROCESSOR => MODELING –CREATE– => –AREAS– RECTANGLE => BY DIMENSIONS… - X1 = -0.3, X2 = 0.3, Y1 = 0, Y2 = 0.5.

4. Соединяем в одно целое все полученные ранее прямоугольники, для этого:

M.M. => PREPROCESSOR =>–MODELING– OPERATE => –BOOLEANS– PARTITION => AREAS. Выделяем курсором сначала второй прямоугольник (рис. 8), затем первый и нажимаем ОК. Теперь склеиваем все пластины: M.M. => PREPROCESSOR => –MODELING– OPERATE => –BOOLEANS– GLUE => AREAS => PICK ALL. Таким образом, мы получаем единую конструкцию.

5. Назначаем каждому прямоугольнику свой материал:

M.M. => PREPROCESSOR =>–ATTRIBUTES– DEFINE => ALL AREAS… PICKED AREAS+; нажимаем на первый прямоугольник (рис. 8) и нажмите ОК, в появившемся окне выставляем: MAT = 1, REAL = 1, TYPE = 1 SHELL63, ESYS = 0 и нажимаем ОК, затем нажимаем ALL AREAS… PICKED AREAS+, потом нажимаем на второй и третий прямоугольники по очереди, нажимаем OK, затем в окне AREA ATTRIBUTES выставляем:MAT = 2, REAL = 2, TYPE = 1 SHELL63, ESYS = 0.

6. Разбиваем конструкцию на конечные элементы:

M.M. => PREPROCESSOR => –MESHING– SIZE CNTRLS => –MANUAL SIZE– –GLOBAL– SIZE…., переменной SIZE присваиваем значение 0.1, потом нажимаем ОК, затем:

M.M. => PREPROCESSOR => –MESHING– MESH => –AREAS–  FREE+ => PICK ALL.

7. Проводим расчет гармонической вибрации:

А.  Назначаем тип анализа – гармонический: M.M. => SOLUTION => ANALYSIS TYPE– NEW ANALISIS… => HARMONIC.

Б.   Закрепляем конструкцию, как показано на рисунке 9 под цифрой 1: MM=>SOLUTION=>APPLY=>DISPLACEMENT=> LINES… и выбираем закрепляемую линию, нажимаем ОК и в появившемся окне выбираем ALL DOF, то есть по всем осям перемещения равны нулю, и нажимаем ОК.

В.  Нагружаем конструкцию, как показано на рис. 9 под цифрой 2:

M.M. => SOLUTION => APPLY => PRESSURE => ON AREAS, выделяем указанную поверхность, нажимаем ОК, и в окне переменной VALUE задаем значение распределенной нагрузки равное 1000 Н/м².

Г.   Проводим расчет:

M.M. => SOLUTION => –LOAD STEP OPTS– TIME/FREQUENC => FREQ AND SUBSTPS… и выставляем значения: HARFRQ = 4…12 – интервал частот, а NSUBST = 50 – количество шагов, STEPPED. Нажимаем ОК. Затем нажимаем MAIN MENU => SOLUTION => CURRRENT LS => OK.

6. Просматриваем результаты расчета:

А.  Выбираем последовательно три узла, для которых строим графики перемещений и ускорений в зависимости от частоты нагрузки:

M.M. => TIMEHIST POSTPRO => DEFINE VARIABLES …, то есть, определяем узлы, с которых будут считываться значения перемещений. Нажимаем на кнопку ADD… и выбираем NODAL DOF RESULT, нажимаем ОК. Выбираем последовательно три узла, рис. 10, подтверждаем выбор нажатием ОК. В появившемся окне выставляем: NVAR (номер переменной) равный 2, 3 и 4 DATA ITEM равный DOF SOLUTION и TRANSLATION UY, UZ и UZ (все результаты по оси Y и Z) соответственно, нажимаем ОК потом CLOSE.

Б.   Строим графики:

M.M. => TIMEHIST POSTPRO => GRAPH VARIABLES… и в окне наберем: NVAR1 присвоим значение 2, NVAR2 присваиваем значение 3, NVAR3 присваиваем значение 4; и нажимаем