本文將研究一根彎管受到450N的瞬態(tài)載荷時的動態(tài)響應(yīng)。在進(jìn)行動態(tài)分析之前，我們分析一次靜態(tài)算例，以驗證靜態(tài)應(yīng)力是低于材料屈服強度的。最后我們將研究不同載荷加載速度下，彎管的動態(tài)響應(yīng)。1.首先我們創(chuàng)建一個靜態(tài)算例。
文章源自四五設(shè)計網(wǎng)-http://www.133122.cn/27508.html2.定義殼體為“粗厚”類型，厚度為4mm，材料與solidworks模型保持一致，即普通碳鋼。同時將3個實體設(shè)置為“不包括在分析中”。
文章源自四五設(shè)計網(wǎng)-http://www.133122.cn/27508.html
文章源自四五設(shè)計網(wǎng)-http://www.133122.cn/27508.html3.定義載荷，在彎管的如下圖所示的面上施加450N的力，選定的方向為Right基準(zhǔn)面。
文章源自四五設(shè)計網(wǎng)-http://www.133122.cn/27508.html4.將彎管的底部設(shè)置為固定幾何體，如下圖所示。
文章源自四五設(shè)計網(wǎng)-http://www.133122.cn/27508.html6.運行算例。我們可以得到如下圖所示的位移結(jié)果，可以看到彎管頂部最大位移為1.84mm。
文章源自四五設(shè)計網(wǎng)-http://www.133122.cn/27508.html最大應(yīng)力為43.9MPa，遠(yuǎn)小于普通碳鋼的屈服強度220.6MPa。在進(jìn)行動態(tài)分析之前，我們最好進(jìn)行一次頻率分析。自然頻率和振動模式在結(jié)構(gòu)特征中是非常重要的，它們可以提供一些預(yù)見性的信息。
文章源自四五設(shè)計網(wǎng)-http://www.133122.cn/27508.html8.將靜態(tài)分析算例中的殼體定義、夾具和網(wǎng)格拖入到此頻率分析算例中。運行完算例之后，我們就可以獲取這個模型的前5個自然頻率，如下圖所示。
文章源自四五設(shè)計網(wǎng)-http://www.133122.cn/27508.html注意到自然頻率的最大周期約為0.04S，最小周期為0.003S，這兩個值很重要。接下來我們開始進(jìn)行動態(tài)分析。動態(tài)分析的載荷加載情況分為兩種，一種是載荷在0.5S內(nèi)從0緩慢上升到450N，令一種為載荷在0.05S內(nèi)由0上升到450N。9.新建一個線性動力算例并點擊“模態(tài)時間歷史”，名稱為slow force。
文章源自四五設(shè)計網(wǎng)-http://www.133122.cn/27508.html10.將靜態(tài)算例中的殼體定義、夾具、載荷和網(wǎng)格拖入到此算例中。
文章源自四五設(shè)計網(wǎng)-http://www.133122.cn/27508.html輸入曲線名稱為slow，按照下圖設(shè)置數(shù)據(jù)。（點擊序號即可插入新的行）
12.設(shè)置算例屬性。點擊算例“slow force”鼠標(biāo)右鍵選擇“屬性”，在頻率選項中設(shè)置頻率數(shù)為5。13.點擊“動態(tài)選項”，設(shè)置時間增量為0.0003，即自然頻率的最小周期0.003的十分之一。
14.右鍵單擊“結(jié)果選項”，按照下圖所示的順序進(jìn)行設(shè)置。在步驟號的結(jié)束中輸入3500，增量設(shè)置為10（每隔10次計算保存一次結(jié)果），因為1/0.0003約等于3334個增量，所以這里取增量為3500。
運行算例，我們可以得到如下圖所示的結(jié)果。我們可以看到彎管的最大變形為1.81，和靜態(tài)算例中非常接近。原因是載荷加載的速度很緩慢，這也是靜態(tài)分析最基本的假設(shè)之一。15.點擊“結(jié)果”文件夾選擇“瞬態(tài)傳感器圖表”，按照如下圖所示進(jìn)行設(shè)置。
我們可以得到彎管發(fā)生了持續(xù)振蕩，由于沒有阻尼，所以振蕩將不會衰減。由于存在振動和每隔10次計算保存一次計算結(jié)果，因此最后一步的最大位移不一定是所有時間步的最大位移。
我們可以看到所有保存的計算結(jié)果中的最大位移為1.84和靜態(tài)算例非常接近。17.接下來我們復(fù)制slow force算例，創(chuàng)建一個線性動態(tài)算例，名稱為fast force。
18.編輯力，如下圖所示，載荷在0.05S內(nèi)由0上升到450N。
19.運行算例。我們可以得到最后一個時間步彎管對應(yīng)的最大變形為1.59mm。20.按照步驟16的操作，顯示所有保存的計算結(jié)果中的最大變形，從下圖可知，最大變形量為2.25mm。21.生成末端位移圖解，我們可以看到振蕩幅度明顯提高。
從上面的計算中可知：緩慢加載載荷的動態(tài)分析的結(jié)果非常解決靜態(tài)分析的結(jié)果，這也驗證了靜態(tài)分析的基本假設(shè)，即作用力必須隨時間緩慢加載，以減少慣性力的影響。快速加載載荷，得到的分析結(jié)果和前面的分析完全不同，這是由慣性效果導(dǎo)致。
來源：技術(shù)鄰CAD學(xué)習(xí)
評論