đồ án: thiết kế công nghệ CAD/CAM trong gia công cơ khí, chương 13 pot

Chương 13: Phân tích Dao động tự do (Free
Vibration Analysis)
Dao động tự do là dao động mà các tần số chỉ phụ thuộc vào các
đặc tính của hệ mà không phụ thuộc vào các yếu tố bên ngoài
Trong ph
ần này, việc mô phỏng dao động tự do được thực hiện
m
ột cách tổng quát. Trong mô phỏng việc phân tích dao động tự do
tương tự như việc phân tích trạng thái tuyến tính (thẳng)
Bài toán tính dao động tự do có phương pháp chính cần phải làm:
+ Cơ sở của phân tích dao động tự do (Free Vibration Analysis):
Tính toán dao động tự do thông qua tần số
i

và kiểu dao động
i

được tính toán bằng công thức:








0


ii
MK



Trong đó :


K và


M là các hằng số không đổi phụ thuộc vào:
- Độ đàn hồi tuyến tính được giả định
- Cấu trúc có thể bị cưỡng bức hay không bị ràng buộc
+ Các bi
ện pháp phân tích dao động tự do (Free Vibration
Analysis
Procedure): được thực hiện phân tích trạng thái tĩnh tuyến
tính (th
ẳng), nó không bao trùm tất cả chi tiết. Việc phân tích dao
động tự do sử dụng các bước sau:
- Gán hình học
- Gán những thuộc tính của vật chất
- Định nghĩa các kiểu vùng tiếp xúc
- Định nghĩa vùng điều khiển mắt lưới
- Định nghĩa các kiểu phân tích
- Tìm các kết quả tần số yêu cầu
- Tìm các tần số tập hợp
- Giải bài toán
- Tìm ra các kết quả
Bài toán: Tính dao động tự do của vật “ corrected_bar_and
spindle_only.x_t”
Bước 1: Bắt đầu sự mô phỏng ( From the launcher start Simulation

Bước 2: Từ thực đơn văn cảnh vào thư mục Geometry -> From file
để chọn chi tiết
- Đưa tới hồ sơ có tên: “ corrected_bar_and spindle_only.x_t”
để mở nó
Bước 3: Chọn đơn vị để đặt chế độ làm việc:
Vào th
ực đơn New Analysis -> Modal
Bước 3: Đặt điều kiện biên
Thư mục Environment - >Supports -> Fixed Supports
Hình 3.20. Đặt điều kiện biên
Chọn Apply trong chi tiết ô của sổ Details of “Fixed Supports”

Phân tích phương thức: Trong thư mục “Analysis Settings” ->
Detail of “Analysis Settings”
ở mục “Max modes to Find” chọn 6
ki
ểu max
Bước 4: Cho chạy chương trình ta kích vào Solve
Chạy xong vào Solulition sẽ xuất hiện bảng timeline như ở hình
dưới, trong dữ liệu bảng xuất hiện bảng dao động với những kiểu
t
ần số khác nhau
Hình 3.21. Bảng kết quả dao động tự do
Với những hình dạng yêu cầu được lựa chọn tạo ra những kết
qu
ả có kiểu hình dáng khác nhau
Kích vào
Solve để nhận kết quả:
Hình 3.22. Bảng các kết quả Mode shape
Khi đó ta có 6 kết quả là 6 mode shape ứng với tần số dao động riêng

đầu tiên:
Hình 3.23. Mode shape 1
Hình 3.24. Mode shape 2
Hình 3.25. Mode shape 3
Hình 3.26. Mode shape 4
Hình 3.27. Mode shape 5
Hình 3.28. Mode shape 6
Nhận xét:
+ V
ới những biến dạng khác nhau của chi tiết ta có các giá trị
tần số dao động riêng tương ứng
+ Giá tr
ị max thay đổi còn giá trị min luôn bằng 0
T
ần số dao động riêng là tần số không phụ thuộc vào dao động
chung c
ủa hệ mà chỉ phụ thuộc vào dao động của bản thân nó
- Dao động riêng của một hệ thống là mô hình chuyển động
trong đó tất cả các thành phần của hệ thống chuyển động hình sin
và t
ần số pha giống nhau.
- Những tần số riêng của một hệ thống được gọi là tần số tự
nhiên hay là tần số cộng hưởng.
- Dạng dao động là một trong những phương thức quan tâm
chính, dao động đầu tiên thường có sự đóng góp lớn cho
chuy
ển động của cơ cấu
- Trong một hệ thống ở một chế độ rung động sẽ có các nút.
Nh
ững nút này tương ứng với những điểm trong kiểu hình dạng là

ki
ểu chữ số 0. Một khi rung động của một hệ thống, sự thuyên
chuy
ển của những điểm nút là không liên tụ
Trong một hệ thống, với hai hoặc hơn hai kích thước, có nhiều
t
ần số dao động riêng nhưng ta thường lấy sáu tần số dao động tự
do đầu tiên, đó là: ba tần số dao động tịnh tiến theo ba phương X,
Y, Z và ba tần số dao động quay theo ba phương đó. Còn các tần
s
ố dao động khác là sự kết hợp của nhiều phương với nhau.