Скворцов Ю. В. Анализ. Интерактивное мультимедийное пособие в системе дистанционного обучения Moodle самара 2012
 Скачать 6.86 Mb.
|
|
Рисунок 22.4 – Форма собственных колебаний №4 16. Задать амплитуду поперечной силы Запускаем приложение «Loads/BCs» и устанавливаем сочетание Create/ Force/Nodal. В поле «New Set Name» вводим имя нового набора , например load. Нажимаем кнопку Input Data и в поле «Force» для задания силы , дейст - вующей по оси Z, вводим следующие компоненты ( в Н ): <0 0 10>. OK. Далее нажимаем кнопку Select Application Region. Для выбора геометриче - ских объектов устанавливаем опцию «Select»: Geometry. Активизируем поле «Select Geometry Entities», в пиктографическом меню выбора нажимаем кнопку ( точка или вершина ) и указываем точку в центре шайбы Последовательно нажимаем кнопки Add, OK и Apply. 22-8 17. Выполнить гармонический анализ Выбираем приложение «Analysis» и устанавливаем сочетание Analyze/ Entire Model/Full Run. Для изменения типа решения нажимаем кнопку Solution Type и выбираем Frequency Response ( частотный , или гармонический , анализ ). С помощью выпадающего меню «Formulation» здесь можно задать метод решения : Modal – метод суперпозиций , или разложения по формам собст - венных колебаний ; Direct – метод прямого интегрирования уравнений движения Выбираем Direct. Далее нажимаем кнопку Solution Parameters и вводим : «Mass Calculation»: Coupled ( использовать согласованную матрицу масс ) «Struct. Damping Coeff.» = 0.1 ( безразмерный общий коэффициент кон - струкционного демпфирования G ) OK. Закрываем диалоговую панель «Solution Type» кнопкой OK. Затем для модификации расчетного случая нажимаем кнопку Subcases. В списке доступных расчетных случаев «Available Subcases» указываем Default. Данное имя должно появиться в поле «Subcase Name». Для изменения параметров расчетного случая используем кнопку Subcase Parameters. При нажатии кнопки DEFINE FREQUENCIES появляется дополнительное окно с таблицей ( рисунок 22.5), где можно задать диапазон частот возбу - ждения Для ввода значения здесь необходимо активизировать соответст - вующую ячейку таблицы , набрать в поле «Input Data» нужное число и на - жать клавишу Enter. Рисунок 22.5 – Задание диапазона частот возбуждения 22-9 Заполняем первую строчку таблицы : «Incr. Type»: Linear ( тип приращений – линейный , т е с одинаковым шагом ) «Start Freq»: 0 ( начальная частота , Гц ) «End Freq»: 20 ( конечная частота , Гц ) «No. Incr.»: 40 ( число приращений ) OK. При этом будет выполняться расчет для следующих частот возбуждения : 0,5; 1; 1,5; 2;…; 20 Гц Отметим , что в динамическом анализе по умолчанию выводятся лишь пе - ремещения и силы реакций Если требуются другие результаты , например напряжения , то необходимо запросить их , воспользовавшись кнопкой Output Requests. Последовательно нажимаем Apply и Cancel. И наконец , собственно для запуска задачи на счет нажимаем кнопку Apply основной диалоговой панели приложения 18. Присоединить файл результатов расчета к базе данных программы MSC.Patran. В том же приложении для доступа к результатам расчета устанавливаем сочетание Access Results/Attach XDB/Result Entities. Нажимаем кнопку Select Results File и в появившемся окне выбираем файл lab9.xdb, OK. В заключение нажимаем Apply. 19. Построить зависимости амплитуд прогибов характерных точек от частоты возбуждения Запускаем приложение «Results» и для построения двухмерного графика устанавливаем сочетание Create/Graph/Y vs X. В разделе «Select Result Cases» выбираем сразу все случаи результатов , соответствующие различным частотам возбуждения При этом для рас - крытия списка случаев результатов следует отжать кнопку В списке «Select Y Results» в качестве выходной величины , отображаемой по оси ординат , выбираем Displacement, Translational ( поступательные пе - ремещения ). Ниже в выпадающем меню «Quantity» указываем компоненту Z Component. В меню «X» за ось абсцисс принимаем Global Variable ( глобальную пере - менную ). 22-10 Ниже в меню «Variable» выбираем пункт Frequency, тем самым , уточняя , что в качестве глобальной переменной будет использоваться частота Для выбора целевых объектов с помощью кнопки - пиктограммы меня - ем вид диалоговой панели Активизируем поле «Select Nodes» и в графическом окне указываем узел в центре шайбы и , удерживая нажатой клавишу Shift, узел , расположенный в свободном углу пластины Далее с помощью кнопки - пиктограммы устанавливаем вид для задания опций вычерчивания Для построения графиков амплитуд перемещений выбираем «Complex No. as»: Magnitude. После нажатия кнопки Apply в отдельном окне появляются графики зави - симостей амплитуд поперечных перемещений в двух выбранных узлах от частоты возбуждения ( рисунок 22.6). Видно , что пиковые значения амплитуд ( характеризующие резонансные явления ) соответствуют первым двум частотам собственных колебаний пластины Рисунок__22.6_–_Зависимости_амплитуд_прогибов_от_частоты_20.Выйти_из_программы:__File>Quit_._Замечание'>Рисунок 22.6 – Зависимости амплитуд прогибов от частоты 20. Выйти из программы : File>Quit. Замечание : Не удаляйте базу данных Lab9.db, поскольку построенная здесь модель будет использоваться в следующей лабораторной работе для исследования неустановившихся колебаний пластины при поперечном ударе 23-1 23 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10 « Исследование неустановившихся колебаний пластины при поперечном ударе » Исходные данные: рассматривается та же пластина, что и в предыду- щей лабораторной работе. Форма импульса поперечной ударной силы P , действующей в центре шайбы, представлена на рисунке 23.1. Цель: определить динамический отклик системы на действие ударной нагрузки и построить зависимости прогибов характерных точек от времени. Рисунок 23.1 – Форма импульса ударной силы Для решения задачи предлагается выполнить следующие действия. 1. Запустить пакет MSC.Patran и открыть новую базу данных: File>New. В поле «File name» указываем имя файла базы данных Lab10.db, OK. 2. Импортировать модель из базы данных предыдущей лабораторной рабо- ты. В полосе меню выбираем команду File>Import. При этом появляется окно, где в выпадающих меню выбираем: «Object»: Model (объектом импортирования является модель) «Source»: MSC.Patran DB (источник – файл базы данных MSC.Patran). Указываем имя файла Lab9.db, Apply. После импорта модели появляется окно со списком импортированных объектов. Закрываем его кнопкой OK. 3. Задать начальные установки. P, Н 10 0 0,03 0,5 t, с 23-2 В разделе «Tolerance» диалоговой панели «New Model Preference» выби- раем опцию «Based on Model» (на основе модели) и в поле «Model Dimen- sion» (габаритный размер модели) вводим значение 1000 (в мм), OK. 4. Удалить граничные условия и нагрузку. Запускаем приложение «Loads/BCs» и устанавливаем сочетание Delete/ Displacement. В списке существующих наборов граничных условий «Existing Sets» ука- зываем clamped, Apply. Затем устанавливаем сочетание Delete/Force и в списке существующих наборов выбираем load, Apply. 5. Определить зависящий от времени случай нагружения. Выбираем приложение «Load Cases». В поле «Load Case Name» вводим имя вновь создаваемого случая нагру- жения, например Time_vary. Устанавливаем флаг «Make Current» (сделать текущим). В выпадающем меню «Type» выбираем пункт Time Dependent (зависящий от времени). В конце нажимаем кнопку Apply. 6. Задать граничные условия для зависящего от времени случая нагружения. Запускаем приложение «Loads/BCs» и для задания перемещений выбира- ем сочетание Create/Displacement/Nodal. Проверяем, что в качестве текущего используется зависящий от времени случай нагружения. Должно быть установлено: «Current Load Case»: Time_vary «Type»: Time Dependent. В поле «New Set Name» вводим имя вновь создаваемого набора, например clamped. Нажимаем кнопку Input Data. Поскольку перемещения задаются для зависящего от времени случая на- гружения, диалоговая панель «Input Data» будет содержать два столбца: Spatial Dependence (зависимость от пространственных координат) и Time/ Freq. Dependence (зависимость от времени или частоты). В нашем случае граничные условия не зависят от времени, поэтому за- полняем только первый столбец. В полях «Translations» (поступательные перемещения) и «Rotations» (углы поворота) вводим <0,0,0>, OK. 23-3 Далее нажимаем кнопку Select Application Region. Для выбора геометриче- ских объектов устанавливаем опцию «Select»: Geometry. Активизируем поле «Select Geometry Entities», в пиктографическом меню выбора нажимаем кнопку (кривая или кромка) и указываем с исполь- зованием клавиши Shift нижнюю и левую кромки ( 2 x a = − и 2 y b = − ). Последовательно нажимаем Add, OK и Apply. 7. Задать поле , описывающее изменение нагрузки во времени Выбираем приложение «Fields». Напомним , что зависящее от времени поле является частным случаем не - пространственных полей Для его построения устанавливаем сочетание Create/Non Spatial/Tabular Input. В поле «Field Name» вводим имя вновь создаваемого поля , например time_field. В качестве типа скалярного поля «Scalar Field Type» используем задавае - мое по умолчанию значение Real ( действительное ). Также по умолчанию здесь определена лишь одна независимая перемен - ная – время , т е установлен флаг «Time (t)», что нас устраивает Далее нажимаем кнопку Input Data. При этом появляется дополнительное окно с таблицей ( рисунок 23.2). Для ввода значения здесь необходимо активизировать соответствующую ячей - ку таблицы , набрать в поле «Input Data» нужное число и нажать клавишу Enter. Рисунок__23.2_–_Табличное_задание_поля'>Рисунок 23.2 – Табличное задание поля Вводим следующие значения : 23-4 № t, с P, Н 1 0 0 2 0 10 3 0.03 10 4 0.03 0 5 0.5 0 Закрываем окно с таблицей кнопкой OK. В конце нажимаем Apply. Сообщение о том , что значения независимой переменной перечисляются не в возрастающем порядке , игнорируем нажатием кнопки Yes. Для проверки правильности задания поля отобразим его в виде двухмер - ного графика ( действие Show). Нажимаем Specify Range ( задать диапазон ) и в соответствующие поля вво - дим : «Minimum»: 0 ( минимальное значение переменной t) «Maximum»: 0.05 ( максимальное значение переменной t) «No. of Points»: 100 ( число точек ) OK. Следует отметить , что здесь требуется достаточно большое число точек , поскольку введенная зависимость имеет вертикальные участки После нажатия Apply в отдельном окне появляется график , а рядом – таб - лица значений Закрываем ее кнопкой Cancel. Для закрытия окна с графиком следует воспользоваться кнопкой Unpost Current XYWindow. 8. Приложить нагрузку в виде ударной силы Запускаем приложение «Loads/BCs» и устанавливаем сочетание Create/ Force/Nodal. В поле «New Set Name» вводим имя нового набора , например load. Нажимаем кнопку Input Data. Отметим , что для зависящего от времени случая нагружения нагрузка оп - ределяется в виде произведения двух функций Первая описывает измене - ние нагрузки в пространстве , а вторая – во времени ( или от частоты ). В нашем случае нагрузка изменяется лишь во времени Поэтому в первой ( левой ) области ввода строки «Force» для задания силы , действующей по оси Z, вводим не поле , а постоянные компоненты векто - ра : <0 0 1>. OK. 23-5 Далее активизируем вторую ( правую ) область ввода данной строки и в списке зависящих от времени ( или частоты ) полей указываем time_field. При этом должна появиться запись f:time_field ( рисунок 23.3). OK. Рисунок 23.3 – Ввод зависящей от времени нагрузки Затем нажимаем кнопку Select Application Region. Для выбора геометриче - ских объектов устанавливаем опцию «Select»: Geometry. Активизируем поле «Select Geometry Entities», в пиктографическом меню выбора нажимаем кнопку ( точка или вершина ) и указываем точку в центре шайбы Последовательно нажимаем кнопки Add, OK и Apply. 9. Выполнить переходный динамический анализ Выбираем приложение «Analysis» и устанавливаем сочетание Analyze/ Entire Model/Full Run. Для изменения типа решения нажимаем кнопку Solution Type и выбираем Transient Response ( переходный динамический анализ ). С помощью выпадающего меню «Formulation» здесь можно задать метод решения : Modal – метод суперпозиций , или разложения по формам собст - венных колебаний ; Direct – метод прямого интегрирования уравнений движения Выбираем Direct. Далее нажимаем кнопку Solution Parameters и вводим : «Mass Calculation»: Coupled ( использовать согласованную матрицу масс ) 23-6 «Struct. Damping Coeff.» = 2e-3 ( безразмерный общий коэффициент конструкционного демпфирования G ) «W3, Damping Factor» = 1 ( значение частоты для преобразования кон - струкционного демпфирования в эквивалентное вязкое , рад / с ) OK. Закрываем диалоговую панель «Solution Type» кнопкой OK. Затем для модификации расчетного случая нажимаем кнопку Subcases. В списке доступных расчетных случаев «Available Subcases» указываем Time_vary. Данное имя должно появиться в поле «Subcase Name». Для изменения параметров расчетного случая используем кнопку Subcase Parameters. При нажатии кнопки DEFINE TIME STEPS появляется дополнительное окно с таблицей ( рисунок 23.4), где можно определить шаги интегрирова - ния по времени В первом столбце здесь задается число шагов (No. of Time Steps), во втором – размер шага по времени (Delta-T), а в третьем – интервал времени в шагах , через который будут выводиться значения вы - ходных величин (Skip Factor). Рисунок 23.4 – Задание шагов интегрирования по времени В первую строчку вводим 200 шагов по 0,00015 с (200 х 0,00015 = 0,03 с ). Для добавления второй строчки нажимаем Add Row и вводим 300 шагов по 0,001566667 с (0,03 + 300 х 0,001566667 = 0,5 с ). Нажимаем OK. Отметим , что в динамическом анализе по умолчанию выводятся лишь пе - ремещения и силы реакций Если требуются другие результаты , например напряжения , то необходимо запросить их , воспользовавшись кнопкой Output Requests. Последовательно нажимаем Apply и Cancel. 23-7 Для выбора расчетного случая , посылаемого на анализ , нажимаем кнопку Subcase Select. В верхнем списке указываем расчетный случай Time_vary для перемеще - ния его в список , содержащий выбранные для анализа случаи В нижнем списке указываем случай Default для удаления его из числа по - сылаемых на анализ И наконец , собственно для запуска задачи на счет нажимаем кнопку Apply основной диалоговой панели приложения 10. Присоединить файл результатов расчета к базе данных программы MSC.Patran. В том же приложении для доступа к результатам расчета устанавливаем сочетание Access Results/Attach XDB/Result Entities. Нажимаем кнопку Select Results File и в появившемся окне выбираем файл lab10.xdb, OK. В заключение нажимаем Apply. 11. Построить зависимости прогибов характерных точек от времени Запускаем приложение «Results» и для построения двухмерного графика устанавливаем сочетание Create/Graph/Y vs X. В разделе «Select Result Cases» выбираем сразу все случаи результатов , соответствующие различным моментам времени При этом для раскрытия списка случаев результатов следует отжать кнопку В списке «Select Y Results» в качестве выходной величины , отображаемой по оси ординат , выбираем Displacement, Translational ( поступательные пе - ремещения ). Ниже в выпадающем меню «Quantity» указываем компоненту Z Component. В меню «X» за ось абсцисс принимаем Global Variable ( глобальную пере - менную ). Ниже в меню «Variable» выбираем пункт Time, тем самым , уточняя , что в качестве глобальной переменной будет использоваться время Для выбора целевых объектов с помощью кнопки - пиктограммы меня - ем вид диалоговой панели Активизируем поле «Select Nodes» и в графическом окне указываем узел в центре шайбы и , удерживая нажатой клавишу Shift, узел , расположенный в свободном углу пластины |