搜索關(guān)于動(dòng)力學(xué)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(dòng)力學(xué)分析?
動(dòng)力學(xué)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(shí)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件動(dòng)力學(xué)特性的技術(shù)。
“動(dòng)力學(xué)特性” 可能指的是下面的一種或幾種類型:
振動(dòng)特性(結(jié)構(gòu)振動(dòng)方式和振動(dòng)頻率)
隨時(shí)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(dòng))或隨機(jī)載荷的效應(yīng)
1、動(dòng)力學(xué)分析通常分析下列物理現(xiàn)象:
振動(dòng) - 如由于旋轉(zhuǎn)機(jī)械引起的振動(dòng)
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(jī)械等
地震載荷 - 如地震,沖擊波等
隨機(jī)振動(dòng) - 如火箭發(fā)射,道路運(yùn)輸?shù)?/span>
上述每一種情況都由一個(gè)特定的動(dòng)力學(xué)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(dòng)機(jī)的固有頻率相同時(shí),就可能會(huì)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(huì)表現(xiàn)出不同的動(dòng)力學(xué)特性,如何解釋這種現(xiàn)象呢?
答案:進(jìn)行 模態(tài)分析 來確定結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性
2)汽車防撞擋板應(yīng)能承受得住低速?zèng)_擊
一個(gè)網(wǎng)球排框架應(yīng)該設(shè)計(jì)得能承受網(wǎng)球的沖擊,但會(huì)稍稍發(fā)生彎曲
解決辦法 :進(jìn)行 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析來計(jì)算結(jié)構(gòu)對隨時(shí)間變化載荷的響應(yīng)
3)回轉(zhuǎn)機(jī)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(huì)引起不同的偏轉(zhuǎn)和應(yīng)力
解決辦法 : 進(jìn)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(jì)能夠承受地震載荷要求。
解決辦法:進(jìn)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(jī)的部件必須能夠承受持續(xù)一段時(shí)間的變頻率隨機(jī)載荷。
解決辦法 :進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)分析來確定結(jié)構(gòu)對隨機(jī)震動(dòng)的影響。
3、通用運(yùn)動(dòng)方程如下:
不同分析類型是對這個(gè)方程的不同形式進(jìn)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(dòng)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(shí)間變化的載荷函數(shù)
{u} =節(jié)點(diǎn)位移矢量
{ } = 節(jié)點(diǎn)速度矢量
{ü} = 節(jié)點(diǎn)加速度矢量
4、如何求解通用運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)方程轉(zhuǎn)化為一組獨(dú)立的非耦合方程。
可以用來處理瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析和諧響應(yīng)分析。
直接積分法
直接求解運(yùn)動(dòng)方程
在諧響應(yīng)分析中,因?yàn)檩d荷和響應(yīng)都假定為諧函數(shù),所以運(yùn)動(dòng)方程是以干擾力頻率的函數(shù)而不是時(shí)間的函數(shù)的形式寫出并求解的。
對于瞬態(tài)動(dòng)力學(xué),運(yùn)動(dòng)方程保持為時(shí)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(dāng)使用英制單位時(shí),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(jī)制,它使振動(dòng)隨時(shí)間減弱并最終停止
阻尼的數(shù)值主要取決于材料、運(yùn)動(dòng)速度和振動(dòng)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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