Simulation震动分析

   

摘要:

      SolidWorks Simulation是一个与 SolidWorks完全集成的设计分析系统。SolidWorks Simulation 提供了单一屏幕解决方案来进行应力分析、频率分析、扭曲分析、热分析、优化分析、疲劳分析、线性动力分析、非线性动力分析、压力容器分析等。SolidWorks Simulation 凭借着快速解算器的强有力支持,使得您能够使用个人计算机快速解决大型问题。SolidWorks Simulation 节省了搜索最佳设计所需的时间和精力,可大大缩短产品上市时间。

      通过SolidWorks Simulation做产品的震动分析,从而可以验证产品对于震动事件的响应情况。

背景介绍

      如下图,是一个篮框。背面是由四个螺栓固定在篮板之上,在另一端是受到了灌篮人员的冲击力。如何去了解篮框对灌篮动作产生的冲击载荷的响应?SolidWorks Simulation就可以帮助我们简单的做到。



频率分析

      由于这种冲击载荷是带来了篮框的震动,而震动与这个物体本身的频率有紧密的关系,所以在进行震动分析之前我们需要先进行下频率的分析。由于频率不是本节所要介绍的,所以这里就直接看分析后的频率结果,如下图:


震动分析

      在SolidWorks Simulation中新建算例,选择“线性动力”模块下的模态时间历史。整个的灌篮动作是在很短的时间内完成,即篮框是在很短的时间内承受了力的快速施加和撤销,从而导致了篮框对于该时间内的一个冲击载荷的响应。所以选择模态时间历史。

为了体现以上篮框在很短的时间内承受了力的快速施加和撤销,在SolidWorks Simulation中添加力的情况下做如下图的设置:


      在0秒的时候,篮框受到最大的力260磅,然后这个力在该处持续了0.4995秒之后(灌篮后会人在篮框上有短暂的停留)从第0.5秒开始撤销,一直持续到第10秒都是不在受力。如下是整个的力随时间的曲线图。其中符号代表力的方向。


      篮框受到冲击载荷之后会做出震动的响应,之后由于受到空气和其它阻尼的作用会慢慢的停止震动,最终恢复原来静止的状态。为了模拟这个状态在solidworks simulation中可以设置阻尼,如下图:


      最后需要设置一下整个震动的从开始到静止所花费的时间。如下图:


      运行算例,可以查看分析后的响应结果,主要查看在灌篮动作下篮框上下的摆动的位移情况,如下图:

      响应图表清晰地描述了篮圈在灌篮过程中的振动情况。 最大 UY 位移大约为 1.35 英寸(34.29 厘米)。环在结束(大约 0.32 秒)时会静止。 释放载荷后,篮圈自由振动直至大约 0.8 秒恢复初始位置。

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