关于workbench中弹簧质量系统的几个问题

likui285

最近在研究workbench中建立弹簧质量系统，碰到了几个问题不能解决，请教大家了。模型其实是help文件中VM183发生一点小变化而已~

该模型是对基础进行加速度激励和位移激励的谐响应分析。由于要对基础施加载荷，所以没有使用质量点的办法，而是用了三个方块用弹簧连接，其中最底下的方块代表地面。问题有：
1：在workbench中需要考虑重力吗？如果需要，但在软件中重力加速度是灰色的，应该怎样施加。我试了不加的话，却能对上理论结果，这是为什么，不考虑重力不是跟实际情况不符吗？
2：如果对基础施加加速度，发现workbench中，一添加加速度，默认为all body，而不能自己选择实体。运算结果显示为内部没发生位移，只是整体的移动。Q：怎么对基础施加加速度或者是对其中某一实体施加加速度。
3：位移激励：我对基础（也就是最底下的方块）的底边施加了位移约束，发现上面两个方块跟他们之间的弹簧成了一体，没有位移变化，这是什么原因引起的。
PS：希望各位好心大虾帮忙解答一下啊，小弟万分感谢~~

拉布索思

回复 1# likui285

1. 不需要考虑重力。
workbench做有预应力的谐响应还比较麻烦，不能直接加重力。
通常这种弹簧质量系统都不需要考虑重力，加个重力只影响它的原始长度。

2. 把底面fixed再加加速度。
因为你的加载方式相当于完全放开那个方向的约束，所以基本上没有相对位移。
加速度就是这么加的，先想清楚这里加加速度是什么意思。

3. 问题没有描述清楚，无法解答。
得出的是什么结果，total deformation？
如果你是输出某一阶固有频率的位移情况，那上面两个方块没有相对位移是正常的。
做谐响应应该先看frequency response的结果来判断它是否合理。

likui285

回复 2# 拉布索思

非常感谢拉布索思版主再次回答小生哈。
2.恩，我也是那样处理的，将整个基础fixed，frequency response共振点显示没问题，但是分别看上面两个方块在某一频率下的位移变形动画，结果好像都是上面两个没有相对位移。而且，如果那样加加速度不就相当直接加加速度给上两个方块了？与实际中给基础一个加速度的情况是否一致呢？
3.不好意思没说清，frequency response显示是没问题的。我得到的结果是关于两个方块在某一频率下的位移变形动画，反应是跟2一样的情况。

拉布索思

回复 3# likui285

3. 你这个频率值是多少呢？是接近某一阶固有频率吗？
试试多取几个频率值来看看位移结果。
如果几个频率都是出现你所说的没有相对位移的情况，那就可能是你的分析有问题了。
这样的话建议上传模型。

2. 关于加速度加载的问题，建议你做一下这样的试验。
对比加位移载荷和加加速度的结果。
做两个小频段内的谐响应分析，比如说是9.99Hz～10.01Hz。
其中一个在底面加位移，另外一个底面固定、整体加加速度。
位移值和加速度值要满足这样的关系：a=x*w^2，w就取10。
然后对比这两个分析的结果，看是否一致。
就可以说明这样加加速度是否正确。
明白我的意思吗？

likui285

回复 4# 拉布索思

3.这个问题果然是您说的那样，我试了几个其他的频率，发现还是相对位移的，只是有点小而已。而且对于基础位移激励的结果，我经过ansys验证，答案相似。多谢指点啊！
2.至于基础加速度，我将它等效为两个方块各加惯性力，经过ansys验证答案却是跟workbench相符的。
我试了大半天您说的验证实验，两个结果却不一样。位移的二阶导数就是加速度，我觉得a=x*w^2，这里应该需要再乘以(2pi)^2，因为a=0.1sin（2pi*f）。我乘了之后验算貌似数量级相等了，不过结果还是不对。不知什么缘故。
PS：昨天因为文件太大了，今天看到你的推荐帖子，学到了怎么减小文件大小，哈哈，又学了一招，现在附上模型文件

有时间再帮我看看吧！

拉布索思

回复 5# likui285

估计是你没理解我说的试验的意思和如何对比结果。我试试吧。

拉布索思

我觉得a=x*w^2，这里应该需要再乘以(2pi)^2，因为a=0.1sin（2pi*f）。我乘了之后验算貌似数量级相等了，不过结果还是不对。不知什么缘故。
likui285 发表于 2011-8-13 18:47

我没有说错啊，就是a=x*w^2，只是你代入错了，呵呵。
看了模型发现你看的结果是f=0.5Hz，而你加载时就把w=0.5，但应该是w=2*pi*f=2*pi*0.5。
就是说加载时应该是a=x*4*pi^2*f^2。

至于为什么结果还是不对，是因为你的位移结果没有减1。
我下面会详细解释一下，也给其他关心这个问题的人看看这是一个什么验证。

拉布索思

先描述一下问题，这是一个两自由度的弹簧质量系统。
注意，不是三自由度，因为下面的方块一直都不是自由的。

问题是，做谐响应分析（其它分析也是一样），加载加速度时应该怎么加？
我之前遇到过这个问题，一开始也是像楼主那样放开y向（弹簧方向）位移，直接加y向加速度。
因为直观上就觉得应该放开y向才能加加速度，但事实上是应该约束y向位移。

不理解的话可以继续往下看。
首先，可以这样理解，放开y向位移一定是错的。
因为加这个加速度就相当于加一个惯性力，那如果加一个y向力，而又“完全”放开y向位移，
就是说只有这个惯性力，没有其它力和它平衡，那它不是有变形，也不会有应力，所以这样算出来的变形和应力值都非常小。
既然要平衡，底面就必须约束y向位移，那才会有支反力与这个惯性力平衡。

这样看还是挺合理的挺容易理解的，但这个问题可能比较容易困惑的是，现实生活中很难想像究竟是什么回事。
我要给一个物体加个加速度，那我可以拿着它不断摇，这样就会有惯性加速度。
但如果我把它固定死，我还怎么摇呢？仿真或者实验都经常说要加加速度，那实验究竟是怎样做到的呢？

就前几天我在我们实验室的振动台做了一个扫频实验。
首先把试验件固定在振动台上，然后控制加1g的加速度载荷，会看到物体是随着振动台沿y向有振动。
（这个幅值当然就是变的，因为做扫频a=x*w^2，a不变w变）
而固定面也是振动的，就是说不是仿真那样底面完全不动。
那其实就是说，振动台根本不能直接施加加速度载荷，加的就是位移载荷（或者说力），用这来换算得到整个系统的加速度（载荷）。

我说得清楚吗？
如果有什么说得不对的，希望大家指正。

拉布索思

那根据我上面所说的，系统施加加速度载荷和底面施加位移载荷应该是可以互相转化的。

首先感谢楼主在5#提供了模型，我下面做的就改了一些数字，所以模型就不重复上传了。

验证方法是这样的。建两个模型，一个（左图）底面fixed support，施加y向加速度a，另一个（右图）是底面加y向位移x。

   

图中的A Displacement都是限制x和z向位移。
加速度a和位移x根据a=x*4*pi^2*f^2来计算，由于后面准备看0.5Hz的位移情况，
所以加载分别是x=1mm，a=9.8696（pi值的精度决定后面结果的精度）。

位移结果：这里要注意的是，位移载荷得到的结果应该用user defined result，公式是uy-1。
要减1是因为我要与加速度载荷的结果对比，所以这里看的应该是变形，是相对基座的位移，而基座位移是1，所以要减1。

   

likui285

回复 8# 拉布索思

感谢拉布索思版主耐心细致的解答，而且还有试验认证过，太专业了，一下子恍然大悟了，不然老是想不通所以然来~~~

likui285

回复 9# 拉布索思


    我重新一看，果然就是差了个基础位移，难怪之前我在查看结果时，看到有一个值就差个0.1，刚好是基础位移，没想明白，还以为是巧合呢。这样一下都明白了，感谢版主给我的巨大的帮助，不然我还在纠结中。
   还有看到你最后两个截图，看到了user defined results选项，我试了一下，在modal—solution中可以找着，但是在harmonic response—solution中找不着，不知道是否是版本问题。
PS：我是V12.1版本。

拉布索思

回复 11# likui285



那可能是版本问题吧，我没有12.1，也不太确定。

fridecailei

回复 12# 拉布索思
如果是像白车身之类的模型做谐响应分析，重力对结果有影响吗？

拉布索思

回复 13# fridecailei

白车身?
有图片解释一下吗？

fridecailei

回复 14# 拉布索思

就这样一个轿车模型，做谐响应，重力有影响吗？是否需要添加重力，谢谢

拉布索思

回复 15# fridecailei

直观感觉，可以不加。

fridecailei

回复 16# 拉布索思
我在振动论坛里看到有人说不用加，现在还不清楚有多大影响，我是用nastran算的

拉布索思

【拉布索思】模拟振动台施加加速度激励的方法
http://forum.simwe.com/thread-1020571-1-1.html

duweizhuo

不错的技术贴

yyyceo

不错  谢谢大家