FEMAP. Урок 19. Генерация спектра реакции модели с одной степенью свободы.

           В данной публикации будет рассмотрен пример генерации спектра реакции модели с одной степенью свободы взятый и переведенный из книги "FEMAP - Examples".

          Анализ Спектра Реакции (Response Spectrum Analysis) используется для приблизительного ответа на пике переходного возбуждения в основе структуры. Это полезный инструмент для определения максимальной реакции без учета точного времени происхождения этой реакции. Например, эффект землетрясения, как он может оказать влияние на определенный этаж здания или небольшой компонент на корабле при взрыве. Результаты спектра реакции могут быть применены к определенному компоненту, чтобы определить локализованные результаты, такие как напряжение (stress). Этот тип анализа также упоминается, как Анализ Ударного Спектра (Shock Spectrum Analysis).

Читайте далее...

Для того чтобы продемонстрировать методы, используемые в создании Спектра Реакции, будет создана очень простая модель.

Для этого примера будет использоваться модель с одной степенью свободы. Вы  будете работать через весь процесс анализа, который включает в себя:

• создание модели с одной степенью свободы;
• создание функции нагрузки для отображения синусоидального возбуждения, как для функции представления частот колебаний и демпфированных колебаний.
• анализ модели, используя NX Nastran.
• пост-обработка ускорения узловых результатов с использованием ХY графическим изображением возможностей.

Создание модели

Наша конструкция будет иметь один узел и одну единицу массы элемента. Узел будет постоянно ограничен во всех направлениях, кроме перемещений по оси Х, оставляя 1 степень свободы системе.

Что

Создание узлов с постоянными ограничениями.

Как

Шаг	Пользовательский интерфейс	Команда на дисплее
1.		File, New (Файл, Новый)
2.		Model, Node  (Модель, Узел)
3.		Расположение – Ввод координат или Выбор с курсором диалогового окна: Введите значения в соответствующих полях: X = 0, Y = 0, Z = 0
4.		Нажмите кнопку – Parameters (параметры)
5.		Node Parameters dialog box (Диалоговоое окно параметров узлов) : Проверяем, чтобы были выбраны TY, TZ, RX, RY, и RZ поля  в Permanent Constraint section (Раздел постоянных ограничений).
6.		Кликаем OK, затем… Расположение – Выбор Координат или Выбор с курсором диалогового окна: Кликаем OK, затем… Кликаем Cancel (Закончить).

Что

Создание  Mass Property (массовые характеристики) и затем Mass Element (элемент массы).

Как

Шаг	Пользовательский интерфейс	Команда на дисплее
1.		Model, Property (Модель, Свойства)
2.		Определите свойство – PLATE (пластина) (or “Type of Element” (или тип элемента)) Element Type dialog box (Диалоговое окно Тип Элемента): Кликаем на кнопку Elem/Property Type (Элемент/Свойство Тип).
3.		Elem/Property Type (Тип Элемент/Свойство) диалоговое окно: Выбираем кнопку Mass в других разделах Элементы.
4.		Кликаем OK.
5.		Определите свойство – MASS Element Type dialog box (МАССА в диалововом окне Типа Элемента): Заголовок: “Base”. Вводим “1.0” в Mass, M или Mx поля.
6.		Кликаем OK, затем… Кликаем Закончить.
7.		Model, Element (Модель, Элемент)
8.		Определяем MASS Element (элемент массы) – Вводим Node или Select (узел или выбор) с помощью курсора в диалоговом окне: Выбираем Узел.
9.		Выбираем “1..Base” из выпадающего списка  Property (Свойства).
10.		Кликаем OK, затем… Кликаем Закончить.

Создание Динамической Функции Нагрузки

Сначала, для нагрузки зависимой от времени, мы должны создать функцию для отображения синусоиды нагрузки.

Что

Создание функции, которая будет использоваться для того, чтобы применить динамическую нагрузку.

Как 

Шаг	Пользовательский интерфейс	Команда на дисплее
1.		Model, Function (Модель, Функции)
2.		Диалоговое окно определения функций: Заголовок : “200 Hz sinusoidal pulse”.
3.		Выбираем “1..vs. Time” из выпадающго меню Type (Тип).
4.		Выбираем кнопку Equation (Уравнение)
5.		Введите следующие значения в соответствующие поля: X = 0.0 To X = 0.005 Delta X = (0.005/8) Y = sin(360*200*!x) Примечание: это та же функция, которая была создана в примере Direct Transient.
6.		Кликните кнопку Более    X и Y значения будут создаваться для функции. "Нулевое" значение должно быть получено после одного единственного импульса, поэтому мы должны добавить одну точку с "нулевым" Y значением и X значением больше чем 0.005. Примечание: NX Nastran будет использовать координаты кривой в целях интерполяции, именно поэтому должна быть добавлена "Нулевая" точка.
7.		Выберите кнопку Single Value (Единственное значение)
8.		Введите следующие значения в соответствующие поля: X = 0.0055 Y = 0.00
9.		Кликаем OK, затем… Кликаем Закончить.

Что

Проверьте функцию, использующую XY отображение функции FEMAP.

Как

Шаг	Пользовательский интерфейс	Команда на дисплее
1.		View, Select or… (Вид, Выбрать или…)  Нажмите кнопку F5 или выберете иконку выбора вида на панели инструментов Вид.
2.		Диалоговое окно Выбор Вида: Выберите XY of Function кнопку.
3.		Кликните на кнопку XY of Function
4.		Select Multiple Functions for View dialog box (Диалоговое окно выбора нескольких функций для просмотра): Выберите  “1..200 Hz sinusoidal Pulse” от Кривой 1 в выпадающем меню.
5.		Кликните OK, затем… В диалоговом окне View Select: Кликните OK.

График XY должен показать волну синуса, показанную ниже.

Создание Нагрузки

Что

Создайте узловую нагрузку.

Как

Шаг	Пользовательский интерфейс	Команда на дисплее
1.		View, Select or… (Вид, Выбрать или…) Нажмите кнопку F5 или выберете иконку    выбора вида на панели инструментов Вид.
2.		Диалоговое окно Выбор Вида: Модель должна быть на экране снова в этой точке.
3.		Клик OK
4.		Model, Load, Nodal (Модель, Нагрузка, Узловая)
5.		Поскольку никаких Нагрузок нет в модели, FEMAP предложит создать новую Диалоговое окно Создания Новой Нагрузки: Заголовок: “Base Excitation”.
6.		Клик OK
7.		Entity Selection – Enter Node(s) to Select dialog box (диалоговое окно  Выбор Объекта-Вводите узел (лы), чтобы выбрать): Выберите Узел 1.
8.		Клик OK
9.		Create Loads on Nodes dialog box (диалоговое окно создания узловых нагрузок): Подсветите Force в листе выбора.
10.		Введите  “1.0”в поле FX
11		Снимите флажок с FY и FZ полей
12.		Выберите “1..200 Hz Sinusoidal Pulse” из выпадающего меню Time/Freq Dependence (Временная/ Частотная зависимость).
13.		Кликните OK, затем… Entity Selection – Enter Node(s) to Select dialog box (Диалоговое окно  Выбора Объекта-Вводите узел (лы), чтобы выбрать): Кликните Cancel

Создание Функций Осциллятора, чтобы Генерировать Спектры Реакции

Функции для Частотного диапазона  и Демпфирования значения должны быть созданы в целях получения желаемых результатов из анализа.

Что

Создайте функцию для Реакции Частотного Спектра.

Как

Шаг	Пользовательский интерфейс	Команда на дисплее
1.		Model, Function (Модель, Функции)
2.		Диалоговое окно Определение Функции: Заголовок: “Oscillator Frequencies”
3.		Выберите “0..Dimensionless” из выпадающего меню Type.
4.		Выберите  кнопку Equation.
5.		Введите следующие значения в соответствующие поля: X = 20 To X = 1000 Delta X = 20 Примечание: Мы ничего не вводим в поле Y, поэтому генерируя 0 для Y-значения во всех Х-значениях, которое создает частотный диапазон.
6.		Кликните OK, затем… Кликните Cancel

Что

Создайте функцию для Реакции Частотного Спектра.

Как

Шаг	Пользовательский интерфейс	Команда на дисплее
1.		Model, Function (Модель, Функции)
2.		Диалоговое окно Определение Функции: Заглавие: “Oscillator Damping”
3.		Выберите “0..Dimensionless” из выпадающего меню Type.
4.		Выберите кнопку  Single Value (если она еще не выбрана)
5.		Введите следующие значения в соответствующие поля: X = 0, затем… кликните кнопку Более  X = 0.05, затем…кликните кнопку Более  X = 0.10 Примечание: Мы ничего не вводим в поле Y, поэтому генерируя 0 для Y-значения во всех Х-значениях, которое создает различные значения затухания.
6.		Кликните OK, затем… Кликните Cancel

Создание группы для необходимых запрошенных результатов.

Что

Создайте группу, содержащую узел, чтобы восстановить определенные, требуемые параметры. 

Как

Шаг	Пользовательский интерфейс	Команда на дисплее
1.		Group,Create/Manage... (Группа, Создать/Управлять…)
		Совет:  Вы также можете создать новую группу с использованием команды New в “контекстно-зависимом меню” расположенном в отделении Группы в дереве модели (просто щелчок, чтобы выделить верхний уровень Группового ответвления или любой существующей группы, затем правый щелчок мыши, чтобы раскрыть контекстно-зависимое меню) .
2.		Диалоговое окно работы с группами: Кликните New Group.
3.		Диалоговое окно создания новой группы: Заглавие: Results Node.
4.		Кликните OK Диалоговое окно работы с группами: Кликните Done.
5.		Group, Node, ID (Руппа, Узел, Номер)
6.		Диалоговое окно выбора объекта для группы: Введите  “1”в поле ID.
7.		Кликните OK

МОДЕЛЬ ГОТОВА К АНАЛИЗУ!

Настройка Установки Параметров Анализа

Что

Создайте анализ, принадлежащий прямому Анализу Переходных Процессов с помощью набора FEMAP Analysis Manager. Количество временных шагов, время на шаг, и выбор Частот Спектра / Шока и Затухающих функций должны быть определены для NX Nastran, чтобы запустить анализ.

Как

Шаг	Пользовательский интерфейс	Команда на дисплее
1.		Model, Analysis (Модель, Анализ)
2.		Диалоговое окно Analysis Set Manager: Кликните кнопку New.
3.		Диалоговое окно  Analysis Set: Заглавие: “Response Spectrum Gen”
4.		Выберите “36..NX Nastran” из выпадающего меню Analysis Program, затем… Выберите “5..Response Spectrum” из выпадающего меню Analysis Type.
5.		Кликните кнопку Next 6 раз.
6.		Диалоговое окно управление динамическими параметрами: Введите следующие значения в соответствующие поля  в Transient Time Step Intervals section (Переходное время шага интервала): Number of Steps = 100 Time per Step = 0.0005 Output Interval = 1 Примечание: Время на Шаг должно быть установлено меньше, чем период времени импульса синуса, для того, чтобы запустить анализ..
7.		Выберите “2..Oscillator Frequencies” из выпадающего меню Frequencies (Частоты) в Frequency Response section (левая сторона диалогового окна) Выберите “3..Oscillator Damping” из выпадающего меню Damping/Freq Correlation в Response/Shock Spectrum section (правая сторона диалогового окна).
8.		Кликните кнопку Next 2 раза.
9.		Диалоговое окно NASTRAN Output for Response Spectrum Analysis: Выберите кнопку Absolute (если она еще не выбрана)
10.		ПОЛЕ T1  рядом с  Acceleration.
11.		Кликните OK.
12.		Диалоговое окно Nodal Results: Подсветите  “1..Results Nodes” из листа выбора Group.
13.		Кликните OK. Диалоговое окно Analysis Set Manager: Кликните Analyze.

Пост-обработка – Генерация Спектра Реакции

Мы получили результаты в плоскости ХY нанесенные на график узловых ускорений, для узла, который мы разместили в группу “Results Nodes”. Наша функция осциллятора демпфирования показывает, что NX Nastran строит график ускорений на 0%, 5%, и 10% - ое затухающие условия. FEMAР создаст функции показывающие эти данные. Эти данные доступны для печати в файле *.f06, а не *.op2 двоичном файле результатов. Убедитесь в том, что читается файл *.f06, для того, чтобы просмотреть трубуемый результат.

Что

Посмотрите результаты Акселерации функции с помощью графического отображения.

Как

Шаг	Пользовательский интерфейс	Команда на дисплее
1.		View, Select or… (Вид, Выбрать или…) Нажмите кнопку F5 или выберете иконку   выбора вида на панели инструментов Вид.
2.		Диалоговое окно выбора вида: Выберите кнопку XY of Function
3.		Кликните на кнопку XY Functions
4.		Диалоговое окно Select Multiple Functions for View: Выбирете “5..ABSACC1 1 0.05” из выпадающего меню Curve 1
5.		Кликните ОК (во всех диалоговых окнах)
6.		View, Options or… (Вид, Опции или…) Нажмите F6 и выберите “настройки” для иконки  на панели инструментов Вид.
7.		Диалоговое окно опций Вида: Выберите PostProcessing под Category
8.		Подсветите “XY Axes Style” из листа выбора (это изменит правую сторону окна Вид, чтобы получить определенные опции для выделенной опции), затем… Подсветите “2..Log-Log”  из листа выбора Plot Type.
9.		Кликните ОК.

График XY X-ускорение при затухании 5 % должен быть похожим на это:

           Этим заканчивается упражнение Генерации Спектра Реакции модели с одной степенью свободы. Сохраните модель.

FEMAP Examples

С уважением, Ирина Мороховская.