有限元仿真分析误差来源之边界条件设置-动载荷

阅读: 评论:0

文章来源:安世亚太官方(搜索:Peraglobal)
刚开始参加工作的时候,有个项目考核试验要求对产品进行1500g加速度的冲击试验,当时我觉得这不可能通过考核,可是有经验的工程师却说没问题,当时就很奇怪,如果用静力学计算结构肯定被破坏了,在叠加上动载荷系数,结构肯定更受不了。然而事实是通过了冲击试验考核,这个是为什么呢?
一、认识动载荷系数
赵盼儿考虑这样一个问题,质量为m 的物体,被截面为A ,密度为的杆件牵引,做匀加速度上升运动,此时加速度为a 。如下图所示。
图1拉杆简图
要计算杆件x 处应力,根据达朗贝尔法可以得到如下方程。
(1)
这样动应力为
(2)而静应力为
(3)
因此就会有
(4)
,是动载荷系数,明显,因此考虑动载荷计算的应力应该偏大。通过有限元计算来验证下。设置加速度条件如下。
一优推广
图2设置
大家可能会疑惑为什么要设两个加速度条件?即标准重力加速度和加速度,设一个加速代替两个不行吗?可以,但是要注意方向。workbench中的Acceleration是利用达朗贝尔法将动力学变成静力学,也就是施加一个和加速度方向相反的惯性力。而Standard Earth Gravity施加沿重力加速度方向的重力。
图3仿真结果
企业竞争情报系统单考虑重力加速度,提取截面应力发现应力为。考虑重力加速度和加速度叠加,此时加速度为,方向重力加速度方向相反,提取截面应力发现
应力为。发现动载荷系数
和理论计算值相差1%。也就是有加速度动载荷之后,应力变大。中菲关系
但事实却不是这样。我们分析这个问题,其实通过达朗贝尔法已经将动载荷转化为静载荷了,这个时候载荷是不随时间变化。而冲击载荷实际上是随时间变化的外载荷。那随时间变化载荷,计算的应力是变大还是变小呢?中国成人通
二、动力学分析
载荷随时间变化,那么就要搬出大家最熟悉的公式了。
(5)
和分别为质量,刚度和阻尼矩阵。为随时间变化的载荷。由于
模态的正交性,我们研究载荷作用下,最容易被激起的模态,这样将多自由度系统变成单自由度系统。一般冲击载荷为半正弦载荷,方程变成了如下所示。
(6)
省略拉氏变换和反拉氏变换的推导过程,直接得到结论如下。
(7)其中
为静载荷作用下的位移,
过渡时期
我们进行下matlab仿真,看下在不同固有频率和载荷频率比值,即下,结构响应。如下图所示。

本文发布于:2023-07-07 11:12:07,感谢您对本站的认可!

本文链接:https://patent.en369.cn/xueshu/182604.html

版权声明:本站内容均来自互联网,仅供演示用,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系,我们将在24小时内删除。

标签:载荷   加速度   应力   重力   计算   方向   时间
留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码:
Copyright ©2019-2022 Comsenz Inc.Powered by © 369专利查询检索平台 豫ICP备2021025688号-20 网站地图