頻率分析
每個(gè)結(jié)構(gòu)都有以特定頻率振動(dòng)的趨勢(shì)，這一頻率也稱作自然頻率或共振頻率。每個(gè)自然頻率都與模型以該頻率振動(dòng)時(shí)趨向于呈現(xiàn)的特定形狀相關(guān)，稱為模式形狀。當(dāng)結(jié)構(gòu)被頻率與其自然頻率一致的動(dòng)態(tài)載荷正常刺激時(shí)，會(huì)承受較大的位移和應(yīng)力。這種現(xiàn)象就稱為共振。對(duì)于無(wú)阻尼的系統(tǒng)，共振在理論上會(huì)導(dǎo)致無(wú)窮的運(yùn)動(dòng)。但阻尼會(huì)限制結(jié)構(gòu)因共振載荷而產(chǎn)生的反應(yīng)。
如果您的設(shè)計(jì)承受動(dòng)態(tài)環(huán)境，則不能使用靜態(tài)算例來(lái)估算響應(yīng)。頻率算例可幫助您避免共振和設(shè)計(jì)振動(dòng)孤立系統(tǒng)。它們也構(gòu)成估算線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)的基礎(chǔ)；在該系統(tǒng)中動(dòng)態(tài)環(huán)境的系統(tǒng)響應(yīng)設(shè)想為與在分析中考慮到的模型的模式分布之和相等。
在某些設(shè)備的設(shè)計(jì)中需要共振。
實(shí)際模型有無(wú)窮多個(gè)自然頻率。但有限元素模型的自然頻率數(shù)目是有限的，等于模型中考慮的自由度數(shù)。在大多數(shù)情況下，只需要前幾個(gè)模式。
自然頻率和相應(yīng)的模式形狀取決于幾何、材料屬性和支撐條件。自然頻率和模式形狀的計(jì)算稱為形態(tài)、頻率和正常模式分析。
模式形狀示例
單擊此處查看矩形盤(pán)只沿其兩條短邊支撐的前幾個(gè)模式形狀的動(dòng)畫(huà)。
頻率分析中載荷的影響
在生成模型幾何時(shí)，通常是根據(jù)模型的原始（未變形）形狀生成。有些載荷，例如結(jié)構(gòu)本身的重量，始終存在并且可能對(duì)結(jié)構(gòu)的形狀及其形態(tài)屬性造成很大的影響。在許多情況下，此影響可以忽略，因?yàn)橐l(fā)的偏差很小。
載荷會(huì)影響實(shí)體的形態(tài)特征。一般而言，壓縮載荷會(huì)降低共振頻率，而張力載荷會(huì)提高共振頻率。通過(guò)更改小提琴琴弦的張力可以很容易證明這一事實(shí)。張力越大，頻率（音調(diào)）就越高。
您不需要為頻率算例定義任何載荷，但一旦為其定義了載荷，就需要考慮它們的影響。
要考慮載荷對(duì)共振頻率的影響，必須使用 Direct Sparse 解算器。如果為頻率算例定義了載荷而且“解算器”選項(xiàng)被設(shè)定為自動(dòng)，則系統(tǒng)將會(huì)使用 Direct Sparse 解算器。
執(zhí)行頻率分析
要執(zhí)行頻率分析：
1. 創(chuàng)建頻率算例。右鍵單擊 Simulation 算例樹(shù)中的頂部圖標(biāo)并選擇屬性。定義算例的屬性以設(shè)置頻率數(shù)目。默認(rèn)情況下，除了任何剛性實(shí)體模式之外，該程序還會(huì)計(jì)算最低的五個(gè)模式。
2. 定義每個(gè)實(shí)體、外殼和橫梁的材料。要定義實(shí)體、外殼或橫梁的材料，請(qǐng)右鍵單擊 Simulation 算例樹(shù)中的相應(yīng)圖標(biāo)，然后選擇應(yīng)用/編輯材料。請(qǐng)注意，密度是必需的一個(gè)材料屬性。
3. 根據(jù)需要定義約束。FFEPlus 解算器會(huì)自動(dòng)檢測(cè)剛性實(shí)體模式。如果將解算器選項(xiàng)設(shè)置為 FFEPlus 或“自動(dòng)”，您不必定義任何約束。剛性實(shí)體模式不會(huì)被計(jì)入所要求的模式數(shù)中。例如，如果您要求無(wú)支撐實(shí)體模型的五個(gè)模式，F(xiàn)FEPlus 會(huì)提取六個(gè)剛性實(shí)體模式和五個(gè)請(qǐng)求的模式。如果使用的是 Direct Sparse 解算器，您必須應(yīng)用足夠的約束來(lái)穩(wěn)定模型或者激活使用軟彈簧使模型穩(wěn)定選項(xiàng)。但請(qǐng)注意，約束會(huì)直接影響模式。
4. 根據(jù)需要定義載荷。載荷并非必需的，但一旦定義了載荷，系統(tǒng)就會(huì)使用它們。系統(tǒng)需要使用 Direct Sparse 解算器來(lái)解決已定義的載荷的頻率問(wèn)題。 請(qǐng)注意，通過(guò)右鍵單擊算例圖標(biāo)，然后選擇屬性并單擊流動(dòng)/熱力效應(yīng)選項(xiàng)卡，您可以定義熱載荷和流體載荷。
對(duì)于裝配體和多實(shí)體零件，請(qǐng)確保定義適當(dāng)?shù)慕佑|設(shè)定。頻率算例中不允許自由和接合之外的接觸條件。
5. 對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格化，然后運(yùn)行算例。在運(yùn)行算例之前，您可以使用結(jié)果選項(xiàng)來(lái)要求為所有模式形狀自動(dòng)生成圖解。
如果在對(duì)算例進(jìn)行網(wǎng)格化之前運(yùn)行算例，該程序會(huì)在運(yùn)行算例之前自動(dòng)對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格化。您也可以通過(guò)選中網(wǎng)格 PropertyManager 中的網(wǎng)格化后運(yùn)行分析來(lái)運(yùn)行算例。
6. 查看結(jié)果：
? 雙擊結(jié)果文件夾中的圖標(biāo)即可顯示關(guān)聯(lián)的圖解。
? 右鍵單擊結(jié)果文件夾，然后選擇列舉共振頻率以列出除任何剛性實(shí)體模式之外所要求的共振頻率數(shù)。
? 右鍵單擊結(jié)果文件夾，然后選擇列舉質(zhì)量參與可以列出所計(jì)算的模式的質(zhì)量參與。
? 要定義新的位移圖解，請(qǐng)右鍵單擊結(jié)果文件夾，然后選擇定義位移圖解。
? 要定義新的變形圖解，請(qǐng)右鍵單擊結(jié)果文件夾，然后選擇定義變形圖解。
? 要?jiǎng)赢?huà)顯示激活的圖解，請(qǐng)右鍵單擊其圖標(biāo)或在圖形區(qū)域中右鍵單擊，然后選擇動(dòng)畫(huà)。
? 要生成報(bào)告，請(qǐng)右鍵單擊報(bào)告文件夾，然后選擇定義。
單擊此處可獲得更多結(jié)果查看選項(xiàng)。
當(dāng)運(yùn)行沒(méi)有任何結(jié)果文件夾的算例時(shí)，該軟件會(huì)生成結(jié)果選項(xiàng)中為該算例類型指定的文件夾和圖解。如果存在結(jié)果文件夾，該軟件會(huì)更新現(xiàn)有的圖解。
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