Презентация на тему "Анализ отклика на ударное широкополосное воздействие"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Раздел 13

  Анализ отклика на ударное широкополосное воздействие

• 
  Слайд 2

  Раздел 13. Анализ отклика на ударное широкополосное воздействие

  СПЕКТР ОТКЛИКА…….……………………………………………….. 13 - 3 ГЕНЕРИРОВАНИЕ СПЕКТРА ОТКЛИКА.………………………….. 13 - 10 ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРА....…………………………………………... 13 - 12 ПРИМЕР №9 (ЧАСТЬ I) – ГЕНЕРИРОВАНИЕ ИСХОДНОГО УДАРНОГО СПЕКТРА………………………………………………… 13 - 21 ВХОДНОЙ ФАЙЛ ДЛЯ ПРИМЕРА №9 (ЧАСТЬ I)….………… 13 - 22 РЕЗУЛЬТАТЫ РЕШЕНИЯ ПРИМЕРА №9 (ЧАСТЬ I)….….…. 13 - 24 ПРИМЕР №9 (ЧАСТЬ II) – ПРИМЕНЕНИЕ УДАРНОГО СПЕКТРА……………………...……………………………………….... 13 - 28 ВХОДНОЙ ФАЙЛ ДЛЯ ПРИМЕРА №9 (ЧАСТЬ II)…..…….… 13 - 29 РЕЗУЛЬТАТЫ РЕШЕНИЯ ПРИМЕРА №9 (ЧАСТЬ II)...…….. 13 - 32

• 
  Слайд 3

  Спектр отклика

  Спектр отклика показывает максимальное значение отклика системы с одной степенью свободы (СС) как функции ее резонансной частоты.

• 
  Слайд 4
  

  Максимум отклика каждой системы с одной СС вычисляется по соответствующей зависимости X(t). “Базовое” перемещение UB вычисляется по силе, прикладываемой к ней, или является вынужденным ее перемещением. Пример.Перемещение почвы при землетрясении прикладывается к электростанции.Вычисляется спектр отклика на полу и используется для разработки оборудования (машин, трубопроводов). Неявно предполагается, что массы осцилляторов пренебрежимо малы по сравнению с большой колеблющейся массой, что исключает действие первых на вторую.Следовательно, анализ на спектральное воздействие не связан с анализом переходного процесса.

• 
  Слайд 5
  

  Анализ выполняется для различных величин демпфирования с целью получения “семейства” зависимостей. Демпфирование действует на осцилляторы, а не на основание. Максимальное значение отклика X(t) вычисляется для каждого осциллятора. Также вычисляется максимальное относительное перемещение каждого осциллятора и основания. Относительные скорости и абсолютные ускорения вычисляются по относительным перемещениям Полезные результаты - Xr, Xr, and X. Спектр, использующийся при расчетах, обычно представляется в этих величинах. . . . .. . ..

• 
  Слайд 6
  
• 
  Слайд 7
  
• 
  Слайд 8
  

  При очень низких частотах осциллятора При очень высоких частотах осциллятора Приблизительные соотношения между Xr, Xr, and X не справедливы на очень высоких и очень низких частотах и при большом демпфировании. Заметим, что вычисляются только амплитуды отклика, но не фазовые характеристики. . ..

• 
  Слайд 9
  

  Спектр отклика может вычисляться при любом типе анализа переходного процесса (например, SOL 109, SOL 112). Результаты анализа переходного процесса для выбранной СС используются в качестве исходных данных для вычисления спектра отклика. Дополнительную информацию можно найти в MSC.Nastran Advanced Dynamics User’s Guide.

• 
  Слайд 10

  Генерирование спектра отклика

  Необходимые операторы Executive Control Section SOL – необходимый для анализа переходного процесса (например, SOL 109) Case Control Section XYPLOT SPECTRAL Вычисление значений спектра XYPUNCH SPECTRAL Печать значений спектра Пример: XYPUNCH ACCELERATION SPECTRAL 1/1(T1RM) Оператор XYPLOT вычисляет набор абсолютных величин (RM) спектра ускорений по значениям записи №1 в операторе DTI,SPSEL с использованием перемещений узла №1 в X направлении (T1).

• 
  Слайд 11
  

  Bulk Data Section PARAM,RSPECTRA,0 Инициализация вычисления спектра DTI,SPSEL Задание частот и значений демпфирования осцилляторов FREQ Используется для задания частот и значений демпфирования (по одному оператору FREQi) Пример:

• 
  Слайд 12

  Применение спектра

  Возможно с помощью SOL 103 “Анализ переходного процесса для бедных”.Полученный “исходный” спектр используется для вычисления отклика каждой моды исследуемой конструкции. Отклики мод динамической системы комбинируются для получения отклика всей системы (при этом, однако, не учитываются, поскольку не известны, сдвиги по времени между откликами мод). Предусматривается три метода комбинирования модальных откликов: ABS, SRSS, NRL.

• 
  Слайд 13
  

  Процедура В модели анализируемой конструкциистепени свободы, соответствующие “входным точкам”, должны быть указаны в операторе SUPORT. С этими степенями свободы должны быть сопряжены “большие массы” (обычно в 103- 106раз больше, чем масса конструкции). Определяются моды системы (частота 0 Гц должна быть включена в исследуемый диапазон). Степени свободы, указанные в операторе SUPORT, д.б. не закреплены. Такая модель – идеализация прикрепления исследуемой конструкции с относительно малой массой к большой воздействующей структуре (основанию).

• 
  Слайд 14
  

  Моды с частотой 0 Гц (Dm) аппроксимируют квазистатические перемещения исследуемой конструкции. “Фактор участия” (Participation Factors - PF) вычисляется как y = fTMDm гдеf–матрица “упругих” собственных векторов PF используется совместно со спектром при вычислении отклика каждой моды исследуемой конструкции. Вычисление результатов (перемещений, напряжений, сил и т.д.) производится для каждой моды на основе максимума ее отклика. Затем эти величины комбинируются в соответствие с выбранным методом (ABS, SRSS, NRL) и выводятся.

• 
  Слайд 15
  

  Xr, отклик осциллятора с одной степенью свободы, вычисляется в результате решения уравнения Переходной процесс м.б. определён по формуле Метод ABSOLUTE где i – номер моды r – индекс направления

• 
  Слайд 16
  

  Метод SRSS где осредненное значение максимума модальной амплитуды равно Метод NRL где - максимальное значение модальной амплитуды

• 
  Слайд 17
  

  Необходимые операторы Executive Control Section SOL 103 Case Control Section SDAMP Инициирование оператора TABDMP1 DLOAD Задание входного спектра METHOD Задание метода решения собственной задачи Пример METHOD = 1 Инициирование оператора EIRD(L),1,…в Bulk Data Section (диапазон должен включать 0 Гц) SDAMP = 1 Инициирование оператора TABDMP1,1,…(модальное демпфирование) DLOAD = 1 Инициирование оператора DLOAD,1,… в Bulk Data Section, задающего приложение спектра к степеням свободы, указанным в операторе SUPORT

• 
  Слайд 18
  

  Bulk Data PARAM,SCRSPEC,0 Инициализация расчета спектрального отклика DLOAD Задание спектра и СС, к которым приложено воздействие DTI,SPECSEL Задание спектра, подтверждение соответствующего демпфирования TABLED1 Задание амплитуды спектра SUPORT Задание мест приложения спектрального воздействия TABDMP1 Задание модального демпфирования в конструкции PARAM,OPTION Задание метода комбинирования модальных результатов

• 
  Слайд 19
  

  Пример входного файла

• 
  Слайд 20
  
• 
  Слайд 21

  Пример №9 (Часть I)

  Генерирование исходного ударного спектра Сгенерируйте исходный ударный спектр для исследования нагружения пластины под действием синусоидального импульса в 2,0 дюйм/с2, прикладываемого к ее защемленному ребру. Расчетные значения демпфирования: 0, 0,02 и 0,04 от критического.

• 
  Слайд 22

  Входной файл для Примера №9 (Часть I)

  ID SEMINAR, PROB9aSOL 109TIME 30CENDTITLE= TRANSIENT RESPONSESUBTITLE= USING DIRECT TRANSIENT METHOD LABEL= SHOCK SPECTRUM CALCULATIONECHO= UNSORTEDSPC= 100SET 111= 3000 DISPLACEMENT (SORT2)= 111 $ AT LEAST DISP AND VEL MUST APPEARVELOCITY (SORT2)= 111ACCELERATION ()= 111DLOAD= 500TSTEP= 100$OUTPUT (XYPLOT)$$ SHOCK RESPONSE IS ONLY AVAILABLE IN PLOT OR PUNCH OUTPUT. THEREFORE, $ THE ‘OUTPUT(XYPLOT)’ SECTION OF THE CASE CONTROL MUST BE USED.$XGRID=YESYGRID=YESXYPLOT ACCE / 3000(T1)XLOG= YESYLOG= YES$$ RELATIVE SHOCK RESPONSES ARE CONTAINED IN $IMAGINARY/PHASE$ COMPONENTS OF THE OUTPUT$ ABSOLUTE SHOCK RESPONSES ARE CONTAINED IN THE REAL/MAGNITUDE $ COMPONENTS OF THE OUTPUT$ XTITLE= FREQUENCY (CYCLES/SEC)YTITLE= RELATIVE DISPLACEMENTXYPLOT DISP SPECTRAL 1 / 3000 (T1IP)YTITLE= RELATIVE VELOCITYXYPLOT VELOCITY SPECTRAL 1 / 3000 (T1IP)YTITLE= ABSOLUTE ACCELERATIONXYPLOT ACCELERATION SPECTRAL 1 / 3000 (T1RM)$$ PUNCH SHOCK SPECTRUM FOR LATER USE$XYPUNCH ACCELERATION SPECTRAL 1 / 3000(T1RM)$BEGIN BULK$$ DEFINE GRID POINT$GRID, 3000, ,0.,0.,0., ,23456

• 
  Слайд 23
  

  $$ DEFINE MASS$ CMASS2, 100, 1.0, 3000, 1$$ APPLY LOADING TO MASS$TLOAD2, 500, 600, , 0, 0., 0.004, 250., -90.$DAREA, 600, 3000, 1, 1.$$ SPECIFY INTEGRATION TIME STEPS$TSTEP, 100, 100, 4.0E-4, 1$$ PARAMETER TO CALCULATE SHOCK SPECTRUM$PARAM, RSPECTRA, 0$$ SPECIFY FREQUENCY AND DAMPING VALUES FOR$ THE SDOF OSCILLATORS AT GRID 3000$DTI, SPSEL, 0DTI, SPSEL, 1, 111, 222, 3000$ 1= SUBCASE... 111= DAMPING... 222= FREQUENCIES... 3000= GRID NUMBER$$ DAMPING INFORMATION FOR OSCILLATORS$FREQ, 111, 0., 0.02, 0.04$$ NATURAL FREQUENCIES OF OSCILLATORS$FREQ1, 222, 20., 20., 49$ENDDATA

• 
  Слайд 24

  Результаты решения Примера №9 (Часть I)

• 
  Слайд 25
  
• 
  Слайд 26
  
• 
  Слайд 27
  
• 
  Слайд 28

  Пример №9 (Часть II)

  Применение ударного спектра Примените ударный спектр, вычисленный в Части I, и просуммируйте отклики, используя метод SRSS. Используйте моды конструкции с частотой до 1000 Гц и демпфирование 0,03 от критического.

• 
  Слайд 29

  Входной файл для Примера №9 (Часть II)

  ID SEMINAR, PROB9bSOL 103TIME 30CENDTITLE= RESPONSE SPECTRUM ANALYSISSUBTITLE= USING CALCULATED SHOCK RESPONSELABEL= SHOCK WILL BE INPUT IN Z DIRECTIONECHO= UNSORTEDSET 111= ALLDISPLACEMENT= 111SPC= 200SUBCASE 1METHOD= 100SDAMP= 200DLOAD= 500$BEGIN BULK$$ PLATE MODEL DESCRIBED IN NORMAL MODES EXAMPLE$INCLUDE ’plate.bdf’PARAM,COUPMASS,1PARAM,WTMASS,0.00259$$ BOUNDRY CONDITIONS FOR ‘CLAMPED’ MODES$SPC1, 200, 1245, 1, 12, 23, 34, 45$ $$ PLACE BIG FOUNDATION MASS (BFM) AT BASE$ TO STIMULATE ‘CLAMPED’ MODES$CMASS2, 110, 1000., 23, 3$$ RBE MASS TO REMAINING BASE POINTS$RBE2, 101, 23, 3, 1, 12, 34, 45 $$ SUPORT CARD TO IDENTIFY EXCITATION DOFS$SUPORT, 23, 3$$ EIGENVALUE EXTRACTION$ MUST BE MASS NORMALIZED (DEFAULT)$eigrl,100,0.,1000.$$ TABLE TO SPECIFY DAMPING FOR USE IN THE ANALYSIS $TABDMP1, 200, CRIT,, 0., 0.03, 1000., 0.03, ENDT$$ SPECIFICATION OF SHOCK SPECTRUM TO BE USED$DLOAD, 500, 1.0, 2.0, 1$$ DLOAD, ID, OVERALL SCALE, SCALE FOR R-SET DOF# 1, SHOCK TABLE FOR $DOF# 1, $ SCALE FOR R-SET DOF# 2, SHOCK TABLE FOR DOF# 2, ETC.$

• 
  Слайд 30
  

  $$ SELECT SHOCK RESPONSE CALCULATION$PARAM, SCRSPEC, 0$$ SELECT SUMMATION OPTION$PARAM, OPTION, SRSS$$ MODAL FREQUENCY RANGE CAN BE SELECTED USING PARAM, LFREQ, 0.1PARAM, HFREQ, 1000.$$ SPECIFICATION FOR SHOCK TABLES$DTI, SPECSEL, 0DTI, SPECSEL, 1, , A, 2, 0., 3, 0.02,, 4, 0.04, ENDREC$$ DTI, SPECSEL, SHOCK TABLE NUMBER, , [(A)CCELERATION, (V)ELOCITY, OR (D)ISP],$ TABLED1 POINTER, DAMPING FOR TABLE, ETC.$$ PUNCH OUTPUT FOR SHOCK SPECTRUM CALCULATION$$ ACCE 4 3000 3 1$ 0.000000E+00$TABLED1 2 20. .038683 40. .152539 60. .33511 80. .576059 100. .862049 120. 1.17619 140. 1.50169 160. 1.82018 180. 2.11404 200. 2.36801 220. 2.56617 240. 2.70027 260. 2.76275 280. 2.75073 300. 2.74632 320. 2.61887 340. 2.4218 360. 2.39068 380. 2.24931 400. 2.02296 420. 1.78538 440. 1.70355 460. 1.57056 480. 1.40493 500. 1.22608 520. 1.20483 540. 1.17631 560. 1.14097 580. 1.10048 600. 1.05582 620. 1.00818 640. .958761 660. .908725 680. .859158 700. .827667 720. .782127 740. .728996 760. .694088 780. .668602 800. .635044 820. .598496 840. .571831 860. .563072 880. .550499

• 
  Слайд 31
  

  900. .528854 920. .509281 940. .500534 960. .498016 980. .488793 1000. .468321 ENDT$ACCE 4 3000 3 52$ 2.0000000E-02TABLED1 3 20. .037708 40. .143365 60. .314936 80. .541342 100. .80976 120. 1.10506 140. 1.40671 160. 1.69567 180. 1.98167 200. 2.22217 220. 2.35249 240. 2.53055 260. 2.56231 280. 2.55577 300. 2.58668 320. 2.45921 340. 2.29411 360. 2.25956 380. 2.12901 400. 1.92605 420. 1.68656 440. 1.61355 460. 1.4968 480. 1.35263 500. 1.19796 520. 1.17707 540. 1.14947 560. 1.11613 580. 1.07807 600. 1.03637 620. .992124 640. .946383 660. .900171 680. .854434 700. .810016 720. .767647 740. .727923 760. .691288 780. .658039 800. .628311 820. .602091 840. .579207 860. .559362 880. .542128 900. .526973 920. .51329 940. .500403 960. .487602 980. .474171 1000. .459408 ENDT$ACCE 4 3000 3 103$ 4.0000000E-02TABLED1 4 20. .039336 40. .137673 60. .297382 80. .511244 100. .764891 120. 1.04406 140. 1.31588 160. 1.58461 180. 1.85678 200. 2.10175 220. 2.19165 240. 2.3921 260. 2.39929 280. 2.42782 300. 2.44263 320. 2.317 340. 2.17923 360. 2.14283 380. 2.0227 400. 1.8407 420. 1.62279 440. 1.53417 460. 1.43168 480. 1.30597 500. 1.17212 520. 1.15165 540. 1.12513 560. 1.09349 580. 1.05768 600. 1.01868 620. .977462 640. .934986 660. .892143 680. .849752 700. .808538 720. .769114 740. .731968 760. .69746 780. .665814 800. .637115 820. .611319 840. .588261 860. .567655 880. .549125 900. .532205 920. .516369 940. .501047 960. .485644 980. .469568 1000. .452243 ENDT$ENDDATA

• 
  Слайд 32

  Результаты решения Примера №9 (Часть II)

  1 RESPONSE SPECTRUM ANALYSIS APRIL 21, 1998 MSC.Nastran 4/20/98 PAGE 11 USING CALCULATED SHOCK RESPONSE 0 SHOCK WILL BE INPUT IN Z DIRECTION SUBCASE 1 R E A L E I G E N V A L U E S MODE EXTRACTION EIGENVALUE RADIANS CYCLES GENERALIZED GENERALIZED NO. ORDER MASS STIFFNESS 1 1 .0 .0 .0 1.000000E+00 .0 2 2 7.058213E+05 8.401317E+02 1.337111E+02 1.000000E+00 7.058213E+05 3 3 1.878432E+07 4.334088E+03 6.897916E+02 1.000000E+00 1.878432E+07 4 4 2.811620E+07 5.302471E+03 8.439145E+02 1.000000E+00 2.811620E+071 RESPONSE SPECTRUM ANALYSIS APRIL 21, 1998 MSC.Nastran 4/20/98 PAGE 12 USING CALCULATED SHOCK RESPONSE 0 SHOCK WILL BE INPUT IN Z DIRECTION SUBCASE 1 ^^^ USER INFORMATION MESSAGE 9047 (POSTREIG) - SCALED RESPONSE SPECTRA FOR RESIDUAL STRUCTURE ONLY 1 RESPONSE SPECTRUM ANALYSIS APRIL 21, 1998 MSC.Nastran 4/20/98 PAGE 13 USING CALCULATED SHOCK RESPONSE 0 SHOCK WILL BE INPUT IN Z DIRECTION SUBCASE 1 0 MATRIX FN (GINO NAME 101 ) IS A DB PREC 1 COLUMN X 3 ROW RECTANG MATRIX.0COLUMN 1 ROWS 1 THRU 3 -------------------------------------------------- ROW 1) 1.337111500777D+02 6.897918198043D+02 8.439147827213D+020THE NUMBER OF NON-ZERO TERMS IN THE DENSEST COLUMN = 30THE DENSITY OF THIS MATRIX IS 100.00 PERCENT.1 RESPONSE SPECTRUM ANALYSIS APRIL 21, 1998 MSC.Nastran 4/20/98 PAGE 14 USING CALCULATED SHOCK RESPONSE 0 SHOCK WILL BE INPUT IN Z DIRECTION SUBCASE 1 0 PSIT POINT VALUE POINT VALUE POINT VALUE POINT VALUE POINT VALUE COLUMN 1 23 T3 2.11560E-02 COLUMN 2 23 T3 -5.76242E-13 COLUMN 3 23 T3 -1.18599E-021 RESPONSE SPECTRUM ANALYSIS APRIL 21, 1998 MSC.Nastran 4/20/98 PAGE 15 USING CALCULATED SHOCK RESPONSE 0 SHOCK WILL BE INPUT IN Z DIRECTION SUBCASE 1 U S E T D E F I N I T I O N T A B L E ( I N T E R N A L S E Q U E N C E , R O W S O R T ) R DISPLACEMENT SET0 -1- -2- -3- -4- -5- -6- -7- -8- -9- -10- 1= 23-30 SCALED SPECTRAL RESPONSE, SRSS OPTION, DLOAD = 500 CLOSE = 1.00

• 
  Слайд 33
  

  PARTIAL OUTPUT FILE FOR PROBLEM #9 (PART II) (Cont.) 1 RESPONSE SPECTRUM ANALYSIS APRIL 21, 1998 MSC.Nastran 4/20/98 PAGE 16 USING CALCULATED SHOCK RESPONSE 0 SHOCK WILL BE INPUT IN Z DIRECTION SUBCASE 1 0 MATRIX UHVR (GINO NAME 101 ) IS A REAL 3 COLUMN X 3 ROW SQUARE MATRIX.0COLUMN 1 ROWS 1 THRU 3 -------------------------------------------------- ROW 1) 7.6201E-08 5.0993E-20 4.8912E-100COLUMN 2 ROWS 1 THRU 3 -------------------------------------------------- ROW 1) 6.4019E-05 2.2101E-16 2.5935E-060COLUMN 3 ROWS 1 THRU 3 -------------------------------------------------- ROW 1) 5.3784E-02 9.5787E-13 1.3752E-020THE NUMBER OF NON-ZERO TERMS IN THE DENSEST COLUMN = 30THE DENSITY OF THIS MATRIX IS 100.00 PERCENT.1 RESPONSE SPECTRUM ANALYSIS APRIL 21, 1998 MSC.Nastran 4/20/98 PAGE 17 USING CALCULATED SHOCK RESPONSE 0 SHOCK WILL BE INPUT IN Z DIRECTION SUBCASE 1 TIME = 0.000000E+00 D I S P L A C E M E N T V E C T O R POINT ID. TYPE T1 T2 T3 R1 R2 R3 1 G .0 .0 6.222642E-10 .0 .0 .0 2 G 4.317734E-18 5.205164E-18 7.374101E-08 8.308994E-08 3.059527E-07 .0 3 G 5.986371E-18 8.477253E-18 3.173751E-07 1.214202E-07 6.616859E-07 .0 4 G 7.092405E-18 9.187666E-18 7.194814E-07 1.167081E-07 9.376687E-07 .0 5 G 8.091780E-18 8.053120E-18 1.246589E-06 1.039592E-07 1.160147E-06 .0 6 G 9.147531E-18 4.981706E-18 1.870825E-06 8.258849E-08 1.326412E-06 .0 . . . 49 G 1.510937E-17 5.164691E-18 1.246589E-06 1.039592E-07 1.160147E-06 .0 50 G 1.875737E-17 2.558550E-18 1.870825E-06 8.258849E-08 1.326412E-06 .0 51 G 2.006031E-17 1.356598E-18 2.565942E-06 6.149954E-08 1.444516E-06 .0 52 G 1.921646E-17 3.710099E-18 3.308983E-06 4.203441E-08 1.519611E-06 .0 53 G 1.790307E-17 3.482891E-18 4.080410E-06 2.671514E-08 1.559985E-06 .0 54 G 1.745470E-17 1.889691E-18 4.865109E-06 1.691765E-08 1.575028E-06 .0 55 G 1.757910E-17 6.847908E-19 5.653596E-06 1.301237E-08 1.577945E-06 .0

• 
  Слайд 34