Собственные частоты конструкции должны лежать за пределами диапазона частот внешних воздействий.

Частотный анализ осуществляется в несколько этапов. Последовательность действий пользователя по подготовке задачи и выполнению частотного расчёта конструкции во многом схожа с алгоритмом, описанным для Статического анализа. Поэтому в данном разделе отметим только некоторые особенности, характерные для расчёта на устойчивость:

1. Создание «Задачи». При создании задачи нужно указать её тип - «Частотный анализ» в окне свойств команды.

2. Наложение граничных условий. В задаче частотного анализа роль граничных условий выполняют только закрепления. Задание закреплений является обязательным условием выполнения корректного частотного расчёта. Суммарно наложенные на перемещение тела ограничения должны удовлетворять следующему условию:

Для обеспечения частотного анализа модель должна иметь закрепление, исключающее её свободное перемещение в пространстве, как твёрдого тела. Невыполнение этого условия приведёт к неверным результатам конечно-элементного моделирования или срыву вычислительного процесса.

3. Расчёт. Перед выполнением расчёта пользователь должен указать количество собственных частот и, если необходимо, уточнить алгоритмы расчёта.

4. Анализ результатов частотного расчёта. Результатами частотного анализа являются:

Частота собственных колебаний (Гц) - соответствует ожидаемой резонансной частоте конструкции. Теоретически количество собственных частот для любого тела бесконечно. В результатах отображаются только частоты для выбранных форм собственных колебаний.

На закладке [Общие] можно определить или изменить описательные свойства текущей задачи: имя, тип задачи, комментарий.

На закладке [Расчёт] можно задать свойства процессора для решения уравнений.

В группе «Определение собственных частот» для параметра «Решение системы» необходимо указать возможность использования дополнительной дисковой памяти ( [Настройка] ): автоматически, запрещено, принудительно. Использование дополнительной дисковой памяти позволяет сохранить разложение матрицы жёсткости.

Относительная погрешность – погрешность определения собственных частот, достижение кото-рой приводит к окончанию итерационного процесса.

Максимальное число итераций – предельное количество итераций, по достижении которого решение систем уравнений итерационным методом прекращается, даже если требуемая точность решения не достигнута.

В группе " Метод конечных элементов " пользователь может установить режим " Производить расчёт линейным элементом ", если пользователь заинтересован в получении качественных результатов, т.е. его интересуют лишь относительные распределения амплитуд форм колебаний.

Расчёт линейным элементов обеспечивает недостаточную точность определения значений собственных частот. Значения частот при расчёте линейным конечным элементом могут быть значительно больше значений, получаемых при расчёте более точными методами. Рекомендуется для количественной оценки собственных частот использовать расчёт только квадратичным элементом (режим по умолчанию).

Диагонализация матрицы масс. Данный режим позволяет уменьшить количество требуемой памяти для решения системы линейных алгебраических уравнений. При этом точность полученных результатов становится незначительно меньше.

На закладке [Результаты] определяются типы результатов, отображаемых в дереве задач после завершения расчёта. В частотном расчете для пользователя доступны только относительные перемещения – либо модуль, либо в направлении соответствующих осей глобальной системы координат.

3.5 Анализ вынужденных колебаний

Анализ вынужденных колебаний проводится для предсказания поведения конструкции под действием внешних воздействий, изменяющихся по гармоническому закону. Внешние воздействия включают в себя силовое и/или кинематическое возбуждение. Кроме того, может учитываться влияние демпфирования системы.

Целью анализа вынужденных колебаний является получение зависимости отклика системы от частоты вынуждающих воздействий. Результатами расчета являются амплитуды перемещений, виброускорения и виброперегрузки на заданной вынуждающей частоте. По результатам расчета для диапазона частот могут быть получены зависимости амплитуд и виброускорений от частоты вынуждающих воздействий, что важно при оценке виброустойчивости системы в заданном диапазоне частот.

Модуль «Вынужденные колебания» системы конечно-элементного моделирования T-FLEX Анализ может использоваться для анализа установившихся вынужденных колебаний следующих типов:

- Вынужденные колебания системы без учета демпфирования под действием гармонической вынуждающей силы.

- Вынужденные колебания системы с учетом демпфирования под действием гармонической вынуждающей силы.

- Вынужденные колебания системы обоих указанных типов, возникающие от движения оснований по гармоническому закону, т.е. приведения в колебательные движения одной или нескольких опор системы. .

На систему может быть приложено несколько вынуждающих сил и/или перемещений опор, но при этом их частоты должны быть равны.

Примером гармонической вынуждающей силы может служить вращение вала или шпинделя, имеющего дисбаланс, на упругих опорах. Кинематическое возбуждение применяется в тех случаях, когда не известны величины вынуждающих сил, но известны амплитуды колебаний некоторых элементов конструкции.

При рассмотрении вынужденных колебаний важно учитывать влияние демпфирующих сил. Демпфированием называется процесс рассеяния энергии механических колебаний, приводящий к постепенному затуханию однократно вызванных колебаний системы. Демпфирующие силы могут иметь различное происхождение: трение между сухими поверхностями скольжения, трение между смазанными поверхностями, внутреннее трение, сопротивление воздуха или жидкости и т.д. Обычно предполагается, что демпфирующая сила пропорциональна скорости (вязкое демпфирование). Силы сопротивления, имеющие произвольный закон изменения, заменяют эквивалентными демпфирующими силами из условия, что за один цикл они рассеивают столько же энергии, что и реальные силы.

3.6 Анализ усталости

Детали самолетов, других машин, механизмов и элементы сооружений в процессе эксплуатации подвергаются действию нагрузок, меняющихся во времени. Сопротивление материалов действию таких нагрузок существенно отличается от сопротивления тех же материалов статическому и ударному действию нагрузок.

Усталостью материала называется процесс постепенного накопления повреждений в материале под действием переменных напряжений, приводящих к образованию трещины, ее развитию и окончательному разрушению изделия.