Что такое гармонический анализ?

Гармонический анализ – это метод, используемый для вычисления реакции конструкции на установившееся гармоническое возбуждение. Примерами гармонического возбуждения могут служить вращающиеся машиностроительные механизмы, несбалансированные шины и лопасти вертолета. В гармоническом анализе возбуждение задается целиком в частотной области. Все прикладываемые силы известны для каждой возбуждающей частоты. Воздействие может быть в виде приложенных сил и/или кинематического движения (перемещения, скорости или ускорения). Гармоническая нагрузка по своей природе синусоидальная. В простейшем случае эта воздействие определяется как амплитуда нагрузки на заданной частоте нагружения. Реакция может быть сдвинута по времени из-за демпфирования в системе. Сдвиг реакции называется фазовым сдвигом. Пример фазового сдвига показан на следующем рисунке:

Важные результаты, получаемые при гармоническом анализе в Siemens Femap, обычно включают перемещения, скорости и ускорения узлов, а также силы и напряжения в элементах. Вычисленные значения реакции представляют собой комплексные числа, определяемые как амплитуда и фаза (по отношению к приложенной силе) или как действительная и мнимая части - векторные компоненты реакции в действительной/мнимой плоскости.

В гармоническом анализе могут быть использованы два различных численных метода. Прямой метод решает связанные уравнения движения в терминах частоты возбуждения. Метод нормальных форм использует собственные формы конструкции, чтобы сократить и развязать уравнения движения (когда используется демпфирование по формам или вообще нет демпфирования); решения для конкретной частоты возбуждения получается как сумма всех индивидуальных реакций по формам. Выбор метода зависит от решаемой задачи. Эти два метода описаны далее.

• Гармонический анализ методом прямого интегрирования
  При гармоническом анализе методом прямого интегрирования отклик конструкции вычисляется на дискретных частотах возбуждения путем решения набора уравнений сопряженных матриц, используя комплексную алгебру.
• Гармонический анализ методом нормальных форм
  Гармонический анализ методом нормальных форм – это альтернативный подход к вычислению отклика конструкции. Этот метод использует формы колебаний конструкции для сокращения размера, развязывания уравнений движения (когда используется демпфирование по формам или демпфирование отсутствует) и делает численное решение более эффективным. Так как формы колебаний обычно вычисляются как часть свойств конструкции, гармонический анализ методом нормальных форм является естественным расширением анализа действительных собственных значений.

Гармонический анализ в Siemens Femap

На вебинаре будет разобран гармонический анализ конструкции прямым и модальным методом в Siemens Femap. Также, будет показано построение амплитудно-частотной характеристики исследуемой конструкции и способы интерактивной визуализации результатов по графику.

Попробуйте Siemens Femap и познакомьтесь с самыми современными возможностями моделирования в пре-/постпроцессоре Femap вместе с вычислительными возможностями ведущего в отрасли решателя Simcenter Nastran.

Посмотрите, как эти комплексные приложения для моделирования и анализа могут помочь Вам сэкономить деньги и сократить время выхода изделия на рынок благодаря оптимизированным проектам, уменьшению числа прототипов и натурных испытаний.

По этой ссылке Вы получите доступ к полной версии Siemens Femap: Base Module с дополнительным модулем Dynamic Response. Нет ограничений по количеству сохранений, размерам моделей или другим факторам, которые ограничивают Вашу способность моделировать и анализировать готовые проекты изделий.