作者介绍

分析数据有感叹号(专栏技术范例)(1)


前言

在仿真当中,外力及边界条件经常透过振幅Amplitude来控制,在Static, General分析步经常用Ramp振幅(斜直线)来控制;在Dynamic, Explicit使用拟静态手法时,会搭配Smooth step平滑加载曲线。本文介绍另外一种常见的週期性振幅Periodic Amplitude如何使用。

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周期性函数

週期性函数都可以用傅立叶函数(Fourier series)形式展开,在此不特别介绍,直接看帮助文档对其定义以及在Abaqus需要给定的参数。如下图所示,透过圆频率、时间偏差、上下偏差以及An, Bn来定义週期性函数。

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分析步设定

建立分析步时,在Frequency前面加上Static, General静态分析步,必须在求解共振频率之前让结构受力,才能观察其共振频率的改变,记得要勾选几何非线性Nlgeom才能考虑大变形!

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范例

An, Bn分别对应馀弦与正弦函数的振幅,以首张图片的週期性函数为例子,是以单纯正弦函数形式,傅立叶展开只需要取一项n=1,因此给定B1项次,A1=0,圆频率先量测週期T(波峰与波峰间距),透过公式w=2pi/T得到圆频率w=1,时间偏差用来描述这个图形的左右偏移,先假设是0,后面会针对这个部分做调整,上下偏移即是图形的上下移动距离,可以理解成原点到平均值的距离(原函数向上或向下移动的距离),以本范例来说,移动的距离是1,最后给定的参数如下图。

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实测

採用truss元素进行实测,给定一端週期性外力,量测另外一端反力作验证,在Static, General分析步下回得到的是静力平衡的结果,模型设定在此不多赘述,结果如下图。

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对时间偏差修正

在初始的时间,因为从原点开始,会有一小段偏折,大多数情况会以平滑的方式加载,因此可以透过时间偏差来修正,但是特别注意,根据帮助文档的定义,若t<t0,则函数会等于A0。继续以上面的范例,假设希望初始时间的函数值等于零,可以对图形左右偏移来调整,下图显示向左向右移动的结果,向右移动pi/6跟向左移动11/6*pi的图形完全一样。

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结果比较

振幅设定与结果比较如下图,儘管在週期性函数上两者的定义都是相同曲线,但在设定上必须注意其定义,t<t0的时候,a0=A0。

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Abaqus线性动力学教程(请在技术邻搜索):

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課程介紹:

線性動力及噪音都是工程上必須面對的問題,無論是高科技、電子產業到土木工程、機械、航空領域,學習振動知識能幫助我們有效解決工程上的問題。

本課程從基礎理論出發,介紹振動與噪音的基本理論架構,配合實作練習帶領同學一步一步掌握分析要點,適合各相關領域學習(土木、機械、航空等...)

課程大綱:

Part01-動力問題概述

Part02-模態分析(提取共振頻率)

Workshop-電路板模態分析、兩層樓屋架模態分析

Part03-基底運動及瞬態分析

Part04-阻尼設定

Workshop-電路板瞬態分析、兩層樓屋瞬態分析(El Centro地震歷時)

Part05-响应譜分析

Workshop-兩層樓屋架响應譜分析(El Centro响應譜)

Part06-穩態分析(頻率响应)

Workshop-電路板頻率响应分析

Part07-隨機振動

Workshop-電路板隨機振動分析

Part08-聲學簡介

Part09-聲音波傳現象

Workshop-聯通管噪音分析

Part10-噪音分析建模

Workshop-室內聯管噪音模擬

Part11-結構噪音耦合分析

Workshop-卡車結構噪音分析

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