这是 ANSYS 工程实战 第 42 篇文章
问题描述:正弦分析选用的项目模块为谐响应分析(Harmonic Response),这里对正弦分析具体分析步骤和方法进行了详细介绍。
1. 用完全法进行正弦分析的分析步骤及设置
1.1 插入响应模块
图 1 插入响应模块
1.2 三维模型导入及处理
图 2 几何模型
1.3 有限元网格
所有体进行 part 设置,设置材料属性,抑制 Connections 选项下的所有 contact,按照图 3 设置网格大小。
图 3 网格大小设置
设置完毕后,右键点击 Mesh 对所有体同时进行网格划分,划分后的有限元模型如图 4。
图 4 有限元模型
也可以在几何体(Geometry)中选中要划分的体,在几何体点右键对部分体先进行划分,然后依次划分体。
1.4 边界条件及施加载荷
正弦试验条件如图 4 所示,在设计阶段,可以直接使用鉴定条件进行分析。
图 5 正弦分析条件
谐响应分析中,简谐载荷需要指定幅值、相位角和频率,载荷在第一个求解间隔即被施加。
图 6 正弦分析频率及算法设置
图 7 正弦载荷设置
ω=2πf
1.5 仿真结果
谐响应分析查看结果主要分三步:第一步先要绘制关键点的位移与频率曲线。根据经验我们知道本结构在三通处一般较薄弱,选择薄弱处的多个面,如图 9。
图 9 薄弱部位面选择
第二步,找出最大值对应的关键频率和相位角,在属性 Spatial Resolution 中选择 Use Maximum,在频率 100 Hz 或 94 Hz 时应力最大,如图 10 。
图 10 关键频率及相位角
第三步,查看整个结构在对应频率下的应力,如图 11。
图 11 关键频率点应力
说明:这里最大应力与图 10 查看的最大 Mises 应力有一定差,一个原因是最大应力发生在两体交界面,两体交界面无法识别应力-频率曲线或位移-频率曲线。
用同样的方法在 Y 和 Z 方向施加正弦载荷进行计算,得到关键频率点下整个结构的应力。
其中,为需用应力,脆性材料取强度极限;其它材料取弹性极限。通常,准静态载荷的安全系数一般取f≥1.5;振动载荷的安全系数一般取f=1.2-1.35。
M.S=161.7/(26.7×1.35)-1=3.48>0
满足结构强度安全裕度设计要求。
特别说明:
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