况下求解该模型,对比其结果会受到怎样的影响。最后,学会怎样对频率分析的结果进行合理的解释。
此外,当模型被施加载荷时,模型的刚度也会发生改变(也
被称之为应力硬化或软化)。附加的刚度被视做应力刚度,会提
高或降低模型整体的弹性刚度。为了便于理解,对音叉末端施
加一个载荷,并观察其效果。
项目描述:
如图1-3所示的音叉模型,设计在440Hz的频率下能够释放
出一个较低的A音。首先,运行一次频率分析来验证该音叉会在
正确的频率下发生振动。此外,在音叉末端加载450N的载荷,
以判断它对共振频率的影响,到底频率会变得更高还是更低?
的A音)。
最初的6个振动模式对应着刚体模式。因为音叉没有支撑,作为刚体,它有6个自由度:3个平移
自由度和3个旋转自由度。
1.5.2基础频率
最初的振动弹性模式,即音叉作弹性变形的第1阶振动模式,其实对应的是模式7。模式7的频率
是444 Hz,非常接近期望的音叉的基本振动模式。
1.5.3载荷的影响
为何在带支撑的情况下,频率分析出的第1阶振动模式对应的频率并不与440Hz的运行频率相
吻合?
如果仔细分析带支撑音叉前3阶振动模式,可以发现前3阶振动模式都需要支撑。没有支撑.音叉
根本不会在这3个模式中振动。
因为在第一个算例中,人的手指并不能产生一个固定支撑,所以前3个振动模式没有可能发生。
如果这3个振动模式都发生,频率也会因为人手的自由支撑而迅速减弱。
从效果来看,无论音叉有无支撑,它的振动设计都满足440Hz的频率要求:在带支撑的分析中对
应模式4,而在不带支撑的分析中对应模式7。这两个模式是一样的。
1.6带有载荷的频率分析
下面考虑应力刚度影响下,再做一次颇率分析。这类分析通常被称为带有预载或带有预应力的频
率分析。
压力和拉力会改变结构杭弯的能力。拉力会增大抗弯刚度,这种现象称为应力硬化。压力则会降
低抗弯刚度,这种现象称为应力软化。
应力软化或硬化在静应力分析或频率分析中都很重要,因为它们会影响结构体的最终刚度,进而
改变对载荷的响应及振动属性。
在静应力分析中,考虑载荷对刚度影响的正确方法是采用非线性分析。
1.7总结
在音叉这个例子中可以看到,如何使用SolidWorks Simulation来计算基本频率和结构的模态。
无论有无支撑体,频率分析都可以用于分析结构变形的刚体模式,以弥补弹性变形中缺乏的经验。
这里需要强调的一点就是.虽然频率分析提供结构振动属性中非常重要的信息.但是它并不计算
振幅或应力。
由于压力作用导致音叉的自然频率下降,这里演示了应力软化的影响效果。如果有载荷,则应力软化
或硬化效果也自动被考虑在内。这些影响对于旋转机械(如汽轮机、摩托车转子和风机的涡轮)的频率分析
而言是非常普遍的,然而要想正确地进行一次频率分析,任何产生预应力的载荷都必须考虑在内。