ANSYS Mechanical

vk.com/club152685050ANSYS/Mechanical. |Верификационныйvk.com/id446425943отчет. Том 3

Рис. 14.5 Изотермы в колонне 400×400 мм (модель 1/4) при четырехстороннем огневом воздействии стандартного пожара длительностью 120 минут по результатам расчетов ANSYS (вверху) и по данным МДС 21-2.2000

vk.com/club152685050ANSYS/Mechanical. |Верификационныйvk.com/id446425943отчет. Том 3

Рис. 14.6 Изотермы в колонне 400×400 мм (модель 1/4) при четырехстороннем огневом воздействии стандартного пожара длительностью 180 минут по результатам расчетов

ANSYS и по данным МДС 21-2.2000

vk.com/club152685050ANSYS/Mechanical. |Верификационныйvk.com/id446425943отчет. Том 3

Таблица 14.1 Температуры характерных точек сечения, °С. Сопоставление результатов расчёта

Максимальное по абсолютной величине расхождение (“погрешность”) δ: δmax = 9,0%

vk.com/club152685050ANSYS/Mechanical. |Верификационныйvk.com/id446425943отчет. Том 3

Задача 15. Методы динамического синтеза подконструкций (суперэлементов). Расчёт собственных частот и форм колебаний камертона

Постановка задачи

Решается задача определения собственных частот и форм колебаний камертона с применением варианта динамического метода синтеза подконструкций-суперэлементов – метода синтеза форм “компонент” (CMS – Component Mode Synthesis) – и производится сравнение с расчётом единой конечноэлементной модели.

Физические характеристики

Модуль упругости E = 1,9 109 Н/м2 Коэффициент Пуассона ν = 0,3 Плотность ρ = 7,7 103 кг/м3

Геометрические характеристики камертона (см. рисунок 15.1)

Рис.15.1 Единая КЭ-модель незакрепленного камертона

Толщина (из плоскости) камертона t = 5 мм

vk.com/club152685050ANSYS/Mechanical. |Верификационныйvk.com/id446425943отчет. Том 3

Описание КЭ-модели

Задача решалась в плоской постановке (плосконапряжённое состояние с указанием толщины).

Характерные размеры конечных элементов, вычислительная размерность задачи (число степеней свободы) и количество узлов и КЭ отображены в следующей таблице:

Для решения данной задачи применялся 1 тип КЭ: PLANE42 – элемент используется для двухмерного моделирования конструкций. КЭ может использоваться в качестве плоского (с плоским напряженным или деформированным состоянием) или в качестве осесимметричного элемента. Для подавления дополнительных форм перемещений имеется специальная опция. Исходные данные включают четыре узла (имеющими по две степени свободы), толщину (только при использовании опции плоского напряженного состояния) и свойства ортотропного материала.

Рис. 15.2 Схема разделения на суперэлементы

vk.com/club152685050ANSYS/Mechanical. |Верификационныйvk.com/id446425943отчет. Том 3

Рис. 15.3 Общий вид суперэлементной модели с указанием мастер-узлов

Рис. 15.4 Фрагмент СЭ-модели в месте стыковки СЭ. Граничные узлы (мастер-узлы)

vk.com/club152685050ANSYS/Mechanical. |Верификационныйvk.com/id446425943отчет. Том 3

Рис. 15.5 Границы суперэлементов

Методика расчёта

Использованы 3 альтернативных метода динамического синтеза, реализованных в ПК ANSYS

1)метод фиксированной границы

2)метод свободной границы

3)метод остаточной гибкости границы

Определение собственных частот и собственных форм колебаний проводилось блочным методом Ланцоша. Вычислены 10 низших собственных часто и форм колебаний системы, при этом для каждой из 3-х подконструкций определялись также 10 низших частот и форм.

Результаты расчёта

Верифицируемыми результатами расчёта являются первые три «нулевые» частоты (отвечаю формам движения как жесткого тела) и низшие (с 4-й по 10-ю) частоты и формы упругих собственных колебаний. Ниже приведено сравнение результатов по ANSYS и данных [Источник 1].

1 – метод фиксированной границы

2 – метод свободной границы

3 – метод остаточной гибкости границы

4 – единая КЭ-модель

vk.com/club152685050ANSYS/Mechanical. |Верификационныйvk.com/id446425943отчет. Том 3

Рис. 15.6 1-ая собственная частота (f1 = 0,0 Гц) и форма колебаний камертона как жёсткого тела

Рис. 15.7 2-ая собственная частота (f2 = 0,0 Гц) и форма колебаний камертона как жёсткого тела

vk.com/club152685050ANSYS/Mechanical. |Верификационныйvk.com/id446425943отчет. Том 3

Рис. 15.8 3-ая собственная частота (f3 = 0,13 Гц) и форма колебаний камертона как жёсткого тела

Рис. 15.9 1-ая собственная частота (f1 = 204,958 Гц) и форма упругих колебаний камертона

vk.com/club152685050ANSYS/Mechanical. |Верификационныйvk.com/id446425943отчет. Том 3

Рис. 15.10 2-ая собственная частота (f2 = 654,403 Гц) и форма упругих колебаний камертона

Рис. 15.11 3-ая собственная частота (f3 = 1327,00 Гц) и форма упругих колебаний камертона