Večina izdelkov med uporabo deluje v okolju kjer so prisotne vibracije. Zaradi tega je ključnega pomena, da poznamo njihove frekvenčne lastnosti. Pogosto nas zanima predvsem, ali se izdelek lahko znajde v resonanci. Resonanca sama po sebi ni ne pozitivna ne negativna – gre za naravno lastnost sistema. Včasih je nezaželena, saj lahko povzroči poškodbe ali okvaro, drugič pa jo lahko pametno izkoristimo za izboljšanje delovanja.
V nadaljevanju bomo na praktičnem primeru nosilca prikazali, kako lahko na 3DEXPERIENCE platformi hitro in enostavno preverimo frekvenčne lastnosti naših izdelkov, kar nam omogoča bolj zanesljivo in varno oblikovanje.
Priprava modela
CAD model
Najprej izdelamo ali uvozimo CAD model, ki ga želimo podvrči frekvenčni analizi. Pri tem lahko iz analize izključimo komponente, za katere predvidevamo, da njihov vpliv na rezultate ne bo pomemben. V našem primeru imamo le eno komponento, ki jo želimo analizirati – nihajno roko – pri kateri želimo določiti frekvenčne lastnosti.
Robni pogoji in zunanje obremenitve
Ker želimo ohraniti originalno geometrijo nespremenjeno, bomo ustvarili Abstraction Shape. Ta nam omogoča določanje robnih pogojev in poljubno spreminjanje geometrije, ne da bi vplivali na osnovni model. Dvojnik geometrije bo povezan z originalom, tako da se bo ob vsaki posodobitvi izvornega modela samodejno posodobil tudi Abstraction Shape, s čimer bo analiza vedno skladna z aktualno geometrijo.
Za robna pogoja bomo uporabili dva Hinge (tečaja) na zadnjih dveh pritrditvenih mestih.
Ker izvajamo modalno analizo, so nekatere možnosti onemogočene, na primer uporaba obremenitev in določenih vrst robnih pogojev.
Mreženje
Pri Structural Model Creation mreženje poteka po klasičnem postopku, ki zagotavlja natančnost in stabilnost rezultatov. Postopek vključuje:
- Dodajanje lokalnih omejitev in kontrol mreže – omogoča natančno določitev velikosti elementov na kritičnih mestih, kot so robovi in luknje.
- Dodajanje globalnih kontrol in določitev velikosti mreže – določa osnovno velikost mrežnih elementov za celoten model, kar zagotavlja optimalno ravnovesje med natančnostjo in časom računanja.
- Preverjanje kakovosti mreže – pred začetkom analize je ključno oceniti kakovost mreže, kar vključuje pregled oblike elementov, razmerja dolžin stranic in druge parametre.
Pravilno mreženje je temelj natančne frekvenčne analize, saj zagotavlja, da bodo resonančne frekvence in modalne oblike pravilno izračunane.
Nastavitve solverja
Za Simulation Step bomo izbrali Frequency Step, saj omogoča izvedbo modalne analize. Pred zagonom frekvenčne analize je pomembno, da uredimo nekaj ključnih nastavitev, ki zagotavljajo natančne in relevantne rezultate. Te nastavitve najdemo v zavihku Properties:
- Solver type (tip solverja): na voljo imamo možnosti Lanczos in AMS.
- Number of modes (število frekvenc): določimo, koliko lastnih frekvenc želimo izračunati.
- Minimum frequency (minimalna frekvenca): spodnja meja frekvenčnega območja, nad katero naj se išče lastne frekvence.
- Maximum frequency (maksimalna frekvenca): zgornja meja frekvenčnega območja, do katerega naj se iščejo lastne frekvence.
- Property evaluation (ocena lastnosti): določimo frekvenco, pri kateri se izračunajo frekvenčno odvisne lastnosti, kot so viskoelastičnost ali vzmeti.
- Shift point (premaknjena točka): Lanczos metoda uporablja Shift Point za hitrejše iskanje lastnih vrednosti v določenem frekvenčnem območju; vnese se kvadrat želene frekvence (v Hz²), pozitivno ali negativno, okoli katere se iščejo lastne frekvence.
- Damping projection (projekcija dušenja): omogoča projekcijo viskoznega in strukturnega dušenja med izračunom lastnih frekvenc, kar se kasneje uporabi v dinamični analizi.
- Residual modes (rezidualni modi): omogočajo izračun dodatnih mod glede na obremenitve iz predhodnega statičnega linearnega koraka.
Rezultati analize
Pri rezultatih analize lahko dostopamo do širokega nabora orodji, ki nam ga ponuja 3DEXPERIENCE plPri rezultaPri rezultatih analize lahko dostopamo do širokega nabora orodij, ki jih ponuja platforma 3DEXPERIENCE. V tej fazi pa nas običajno zanimajo predvsem vrednosti lastnih frekvenc. V grafičnem oknu imamo na voljo tri osnovne prikaze:
- Deformacija – prikazuje obliko, v katero se model deformira pri določeni lastni frekvenci.
- Pomiki – prikazuje magnitude premikov posameznih točk modela. Ta prikaz je še posebej uporaben za oceno togosti posameznih delov izdelka; manjši pomiki nakazujejo bolj tog del, medtem ko večji pomiki označujejo manj tog ali bolj fleksibilen del.
- Nedeformiran model – prikaže model v njegovi izvirni, nedeformirani obliki.
Poleg tega se v oknu z rezultati izpišejo tudi vrednosti lastnih frekvenc. S kombinacijo prikazov deformacije in pomikov lahko enostavno identificiramo kritične dele konstrukcije, ki so bolj občutljivi na vibracije ali bi se lahko znašli v resonanci.
Frekvenčna analiza je nepogrešljiv korak pri razumevanju obnašanja izdelkov pod vplivom vibracij. Na 3DEXPERIENCE platformi lahko hitro in pregledno preverimo lastne frekvence ter modalne oblike, kar nam omogoča prepoznavo in obvladovanje resonance že v zgodnji fazi razvoja. Na ta način zmanjšamo tveganje za poškodbe ali okvare in hkrati odpremo možnosti za optimizacijo delovanja sistema.
Za dodatne informacije ali pomoč pri vaših frekvenčnih analizah se obrnite na IB-CADDY preko telefona 01 566 12 55 ali elektronske pošte info@ib-caddy.com.