搜索關(guān)于動力學分析概述清單
2017-09-25 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
引言
什么是動力學分析?
動力學分析是用來確定慣性(質(zhì)量效應(yīng))和阻尼起著重要作用時結(jié)構(gòu)或構(gòu)件動力學特性的技術(shù)。
“動力學特性” 可能指的是下面的一種或幾種類型:
振動特性(結(jié)構(gòu)振動方式和振動頻率)
隨時間變化載荷的效應(yīng)(例如:對結(jié)構(gòu)位移和應(yīng)力的效應(yīng))
周期(振動)或隨機載荷的效應(yīng)
1、動力學分析通常分析下列物理現(xiàn)象:
振動 - 如由于旋轉(zhuǎn)機械引起的振動
沖擊 - 如汽車碰撞,錘擊
交變作用力 - 如各種曲軸以及其它回轉(zhuǎn)機械等
地震載荷 - 如地震,沖擊波等
隨機振動 - 如火箭發(fā)射,道路運輸?shù)?/span>
上述每一種情況都由一個特定的動力學分析類型來處理
2、例子:
1)在工作中,汽車尾氣排氣管裝配體的固有頻率與發(fā)動機的固有頻率相同時,就可能會被震散。那么,怎樣才能避免這種結(jié)果呢?
受應(yīng)力(或離心力)作用的渦輪葉片會表現(xiàn)出不同的動力學特性,如何解釋這種現(xiàn)象呢?
答案:進行 模態(tài)分析 來確定結(jié)構(gòu)的振動特性
2)汽車防撞擋板應(yīng)能承受得住低速沖擊
一個網(wǎng)球排框架應(yīng)該設(shè)計得能承受網(wǎng)球的沖擊,但會稍稍發(fā)生彎曲
解決辦法 :進行 瞬態(tài)動力學分析來計算結(jié)構(gòu)對隨時間變化載荷的響應(yīng)
3)回轉(zhuǎn)機器對軸承和支撐結(jié)構(gòu)施加穩(wěn)態(tài)的、交變的作用力,這些作用力隨著旋轉(zhuǎn)速度的不同會引起不同的偏轉(zhuǎn)和應(yīng)力
解決辦法 : 進行諧分析來確定結(jié)構(gòu)對穩(wěn)態(tài)簡諧載荷的響應(yīng)
4)位于地震多發(fā)區(qū)的房屋框架和橋梁應(yīng)該設(shè)計能夠承受地震載荷要求。
解決辦法:進行譜分析來確定結(jié)構(gòu)對地震載荷的影響
5)太空船和飛機的部件必須能夠承受持續(xù)一段時間的變頻率隨機載荷。
解決辦法 :進行隨機振動分析來確定結(jié)構(gòu)對隨機震動的影響。
3、通用運動方程如下:
不同分析類型是對這個方程的不同形式進行求解
模態(tài)分析:設(shè)定F(t)為零 ,而矩陣 [C] 通常被忽略;
諧響應(yīng)分析:假設(shè)F(t) 和 u(t) 都為諧函數(shù),例如 Xsin(wt),其中,X 是振幅, w 是單位為弧度/秒的頻率;
瞬間動態(tài)分析:方程保持上述的形式。
其中:
[M] =結(jié)構(gòu)質(zhì)量矩陣
[C] =結(jié)構(gòu)阻尼矩陣
[K] =結(jié)構(gòu)剛度矩陣
{F} =隨時間變化的載荷函數(shù)
{u} =節(jié)點位移矢量
{ } = 節(jié)點速度矢量
{ü} = 節(jié)點加速度矢量
4、如何求解通用運動方程 ?
兩種主要方法:
模態(tài)疊加法
直接積分法
模態(tài)疊加法
按自然頻率和模態(tài)將完全耦合的通用運動方程轉(zhuǎn)化為一組獨立的非耦合方程。
可以用來處理瞬態(tài)動力學分析和諧響應(yīng)分析。
直接積分法
直接求解運動方程
在諧響應(yīng)分析中,因為載荷和響應(yīng)都假定為諧函數(shù),所以運動方程是以干擾力頻率的函數(shù)而不是時間的函數(shù)的形式寫出并求解的。
對于瞬態(tài)動力學,運動方程保持為時間的函數(shù),并且可以通過顯式或隱式的方法求解。
5、建模要考慮的問題
材料性質(zhì):
需要定義楊氏模量和密度?請記住要使用一致的單位?當使用英制單位時,對于密度,要定義質(zhì)量密度而不是重力密度:
質(zhì)量密度=重力密度(lb/in3) / g (in/sec2)
鋼的密度 = 0283/386 = 73 x 10-4 lb-sec2/in4
6、什么是阻尼?
阻尼是一種能量耗散機制,它使振動隨時間減弱并最終停止
阻尼的數(shù)值主要取決于材料、運動速度和振動頻率
阻尼可分類如下:
粘性阻尼
滯后或固體阻尼
庫侖或干摩擦阻尼
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