Гармонический анализ

Гармонический анализ - это анализ, используемый для расчета отклика системы на интервале частот на синусоидальное воздействие (перемещение, ускорение, сила, давление), неизменное при постоянной частоте. Задать синусоидальный характер нагружения можно с помощью Режим – Зависимость ГУ – Гармоническая.

Здесь вы можете посмотреть пример расчета с помощью MPI.

Гармонический анализ запускается с Панели команд (предполагается, что пользователь уже построил конечно-элементную модель анализируемого объекта, задал граничные условия и нагрузки, изменяющиеся по гармоническому закону):

Выберите Режим - Расчет.
В настройках расчета выберите вид расчета: Гармонический.
Среди настроек гармонического анализа выберите пиктограмму (Общие):

Рис. 1 - Панель команд, общие настройки для гармонического анализа

В выпадающем списке Размерность выберите размерность решаемой задачи: 3D (трехмерная; по умолчанию) или 2D (плоская).

Гармонический анализ проводится методом суперпозиции мод, в связи с этим сначала нужно провести модальный анализ конструкции.

В первую очередь необходимо задать настройки модального анализа.

Существует два варианта нахождения собственных частот:

Метод наименьших собственных частот. Данный метод имеет преимущество над поиском собственных частот на интервале так как затрачивает меньше времени на расчет. Однако, следует контролировать что последняя вычисленная частота выше диапазона гармонического расчета. Для метода наименьших значение по умолчанию будет вычисляться как 10 СЧ.
Метод интервалов позволяет задать диапазон поиска частот. Интервал модального анализа рекомендуется задавать шире гармонического анализа, так как могут быть пограничные моды, оказывающие влияние на отклик системы в области гармонического анализа. Для метода интервалов значение по умолчанию будет вычисляться как интервал от 0 до 100.

Далее необходимо задать настройки гармонического анализа.

Методы распределения частот в гармоническом анализе:

Равномерное.
Равномерное с собственными частотами – в данном методе дополнительно к частотам, попадающим в настройки равномерного шага алгоритм будет проводит расчет для каждой собственной частоты.
Автоматическое (Резонансный метод) – в данном методе алгоритм на основании СЧ будет распределять шаги сконцентрировано вокруг СЧ основываясь на общем количестве заданных шагов.

Введите:

Интервал частот;
Количество шагов по частоте или Шаг по частоте (с помощью подходящей радио-кнопки).

В случае анализа колебаний предварительно нагруженной конструкции установите флажок Преднагруженная модель, а в открывшейся группе Модель укажите особенности такого нагружения (пластичность, геометрическая нелинейность, теплопроводность, пьезопроводность).
Примечания:
1. Поскольку используется метод суперпозиции, требуется предварительное определение собственных частот и форм колебаний анализируемой конструкции. Если ранее они не были определены, то программа распознает ситуацию и запускает соответствующий расчет автоматически.
2. Аналогичным образом обрабатывается случай предварительного нагружения конструкции. По умолчанию рассматривается ее работа в упругой области. Если к особенностям предварительного нагружения относятся пластичность или геометрическая нелинейность, то следует установить флажок Задать настройки нелинейного решателя и провести их, как это описано, например, в подразделе Статический расчет на прочность.

Нажмите Применить.

Дальнейшие настройки осуществляются следующим образом:

На Панели команд среди настроек гармонического анализа выберите пиктограмму (Гармонический - Демпфирование). При этом открываются окна ввода, в которых нужно задать соответствующие значения:
Нажмите Применить.
Далее можно нажать Начать расчет, однако у пользователя есть возможность провести при желании дополнительные настройки. Для этого на Панели команд среди настроек гармонического анализа выберите пиктограмму (Гармонический - Решатель) и выполните необходимые настройки решателя СЛАУ (СЛАУ - система линейных алгебраических уравнений).
Если после выполнения настроек решателя СЛАУ вы не нажали на той же панели Начать расчет, то можно сделать это сейчас. Но вы можете осуществить и дополнительные настройки решения проблемы собственных значений. Для этого на Панели команд среди настроек гармонического анализа выберите пиктограмму (Гармонический - Решатель СЧ) и выполните необходимые настройки решателя.
При необходимости настройте поля вывода результатов расчета (Гармонический - Поля вывода):

Рис. 2 - Панель команд, настройки полей вывода для гармонического анализа

Можно оставить настройки по умолчанию.
Нажмите Применить.
Нажмите Начать расчет.

В появившемся окне выберите директорию, в которой будет сохранён результат, и введите название файла.

В случае успешно проведённого расчёта в консоли отобразится сообщение: Calculation finished successfully at "date" "time".

Для отображения результатов расчета можно воспользоваться пиктограммой (Открыть результаты последнего расчета). При нажатии на эту пиктограмму запускается постпроцессор Fidesys: программа FidesysViewer.

Для построения графиков зависимости от частоты после проведения расчета с помощью гармонического анализа выберите Фильтры → Алфавитный указатель → Частотный анализ. Укажите номер узла, характеристики которого будут представлены на графике.

Пример выполнения этого расчета вы можете посмотреть здесь:

Гармонический анализ (балки)