Frequenzantwortanalysen

Alle Lasten in einer Frequenzantwortanalyse werden im Dialogfeld Analyseparameter angegeben. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Überschrift Analysetyp im Browser (Strukturansicht) und wählen Sie Analyseparameter bearbeiten, oder verwenden Sie den Befehl Setup Modell einrichten Parameter, um dieses Dialogfeld zu öffnen.

Parameter am oberen Rand des Dialogfelds Frequenzantwort-Analyseeingabe

Die folgenden drei Parameter sind sichtbar, unabhängig davon, welche Registerkarte des Dialogfelds gerade angezeigt wird:

• Modale Ergebnisse aus Entwurf-Szenario verwenden: Da sich die Frequenzantwortanalyse auf die Ergebnisse einer zuvor ausgeführten Modalanalyse stützt, geben Sie an, welches Entwurfsszenario im aktuellen Modell die Modalergebnisse aufweist.
  Anmerkung: Die Modelleinheiten der Frequenzantwortanalyse müssen mit den Modelleinheiten der Modalergebnisse identisch sein.
• Häufungsfaktor für Eigenfrequenzen: Der eingegebene Wert in diesem Feld ist der Mindesterhöhungsfaktor der Frequenz (von einem Modus zur nächsten), damit die Frequenzen als separate Frequenzen erkannt werden. Beispiel: Ein Wert von 0,1 gibt an, dass die aufeinanderfolgenden Frequenzen 1,1-mal höher sein müssen, um als separate Modi zu gelten. Dies ist nützlich, wenn aufeinanderfolgende modale Frequenzen sehr dicht beieinander liegen. Mit einem anderen Häufungsfaktor als 0 ignorieren Sie duplizierte Modi. Der Vorgabewert 0 bewirkt, dass alle Modi berücksichtigt werden.
• Lasten der gleichen Frequenz berücksichtigen: Wenn dieses Kontrollkästchen aktiviert ist, können Sie eine Phasenverschiebung für die Basis- oder Knotenerregungen angeben, die in der Tabelle auf der Registerkarte Erregte Knoten aufgelistet sind. Auf diese Weise können Sie die Auswirkungen der Modellerregung bei bestimmten gängigen Frequenzen (gleicher Frequenzindex), aber mit unterschiedlichen Phasenwinkeln berücksichtigen.
  Tipp: Ein Beispiel für eine Anwendung, in der diese Option erforderlich sein kann, wäre die Simulation der harmonischen Lasten in einem unausgeglichenen Motor. Nehmen wir an, dass die Exzentrizität der Masse (Schwerpunkt) an der Vorderseite des Rotors in die 12-Uhr-Richtung weist und die Exzentrizität an der Rückseite in die 3-Uhr-Richtung. Daher wirkt bei der Drehung des Rotors auf die Lager der Vorder- und der Rückseite eine harmonische Erregung mit derselben Frequenz ein. Die Phase der Erregung des rückseitigen Lagers liegt jedoch um 90 Grad hinter jener des vorderseitigen Lagers.

Definieren vorhandener Frequenzen

Die Erregerfrequenzen werden auf der Registerkarte Erregerfrequenzen des Dialogfelds Frequenzantwort-Analyseeingabe definiert. Sie können verschiedene Sätze von Erregerfrequenzen erstellen, die auf verschiedene Bereiche des Modells mit Frequenzindizes angewendet werden können. Vorgabemäßig werden die Frequenzen im Frequenzindex1 - Freq Index 1 platziert. Sie können einen neuen Frequenzindex erstellen, indem Sie auf die Schaltfläche (Neu) klicken. Geben Sie die einzelnen Frequenzen im aktuellen Frequenzindex ein, indem Sie die Werte in die Spalte Frequenz (Hz) eingeben. Verwenden Sie die Schaltfläche (Löschen), um einen unerwünschten Frequenzindex entfernen.

Eigenfrequenzen einbeziehen: Aktivieren Sie dieses Kontrollkästchen, wenn Sie möchten, dass die Eigenfrequenzen neben den benutzerspezifischen Frequenzen in der Tabelle als Erregerfrequenzen hinzugefügt werden.

Schaltflächen zum Einfügen einer Zeile () oder Löschen einer Zeile () stehen in der Tabelle der Erregerfrequenzen zur Verfügung. Sie können auch eine Tabelle in eine CSV-Datei importieren () oder daraus exportieren ().

Anmerkung:

• Das Angeben mehrerer Frequenzen für einen bestimmten Index führt zu separaten Lastfällen. Die Struktur wird so analysiert, als würde jede Frequenz unabhängig voneinander auftreten. Dann wird die Quadratwurzel der Summe der Quadrate (SRSS-Antwort) berechnet.
• In der Ergebnisanzeige können Sie die phasensynchronen, phasenverschobenen und SRSS-Erregungen für jede Frequenz anzeigen. Dies wird durch die Optionen im Pulldown-Menü Ergebnisoptionen Analysespezifisch Antworttyp gesteuert.

Achtung:

• Die Frequenzindizes müssen mit Index 1 beginnen und sequenziell sein. Die Indizes müssen z. B. 1, 2 und 3 lauten, nicht 1, 5 und 7.
• Alle Frequenzindizes müssen über die gleiche Anzahl von Erzwingungsfrequenzen verfügen.

Definieren von erregten Knoten

Die Knoten, auf die die Erregerfrequenzen angewendet werden, werden auf der Registerkarte Erregte Knoten des Dialogfelds Frequenzantwort-Analyseeingabe definiert.

Über die Tabelle Erregte Knoten können Sie Knotensätze wie folgt einsetzen:

• Den gleichen Frequenzindex an mehreren Knoten anwenden
• Mehrere Frequenzindizes auf denselben Knoten anwenden
• Eindeutige Frequenzindizes auf jeden Knotensatz anwenden

So erstellen Sie einen zusätzlichen Knotensatz: Klicken Sie auf (Neu). Sie werden aufgefordert, eine nicht verwendete positive Ganzzahl anzugeben, um den Knotensatz zu definieren. Vorgabemäßig erhält jeder Knotensatz den Namen Knotensatz x (wobei x die Ganzzahl ist, die Sie bei der Erstellung jedes neuen Knotensatzes angeben).

So benennen Sie einen Knotensatz um, nachdem er erstellt wurde

• Wählen Sie den vorhandenen Knotensatz aus dem Dropdown-Menü direkt oberhalb der Tabellenüberschriften aus.
• Geben Sie den neuen Namen in das Feld Titel ein.
• Klicken Sie auf Anwenden.

Achtung: Das Eingabefeld Titel wird nicht aktualisiert, wenn Sie auf eine andere Zeile der Tabelle klicken. Es wird weiterhin der Name des zuletzt erstellten oder umbenannten Knotensatzes angezeigt. Das Feld Titel wird erst dann aktualisiert, wenn Sie einen Knotensatz aus der Dropdown-Liste links neben dem Feld Titel auswählen.

So löschen Sie einen Knotensatz

• Wählen Sie den zu löschenden Knotensatz in der Dropdown-Liste unmittelbar oberhalb der Tabelle Erregte Knoten aus.
• Klicken Sie auf (Löschen).

Die Spalten in der Tabelle Erregte Knoten sind wie folgt definiert:

• Spalte 1(keine Überschrift): Das ist die Indexnummer (eine positive Ganzzahl), die Sie bei der Erstellung des Knotensatzes festlegen. Die erste Zeile ist immer Index 1.
• Knotennummer(Vorgabe = Basis): Sie können für jeden Knotensatz die Frequenz entweder auf eine bestimmte Knotennummer oder auf alle Knoten, die von einer Randbedingung abhängen, anwenden. Letzteres wird auch Basiserregung genannt. Knotennummern sind immer positive Ganzzahlen. Zum Anwenden einer Last auf einen bestimmten Knoten geben Sie die Knotennummer ein (und überschreiben das Wort „Basis“).
  Tipp: Um die Knotennummern zu ermitteln, müssen Sie das Modell überprüfen. Klicken Sie dazu auf Analyse Analyse Modell überprüfen. Nachdem das Modell in der Ergebnisanzeige angezeigt wird, aktivieren Sie die Option Ergebnisoptionen Ansicht Nummern anzeigen Knotennummern. Möglicherweise müssen Sie zoomen, schwenken, drehen, den visuellen Stil ändern oder bestimmte Elemente ausblenden, um die gewünschten Knotennummern klar sehen zu können. Notieren Sie sich die gewünschten Knotennummern bei der Definition der Analyseparameter, um sie zur Verfügung zu haben.
• Lasttyp (Vorgabe = Beschleunigung): Die angewendete Last kann als Krafteingabe oder Beschleunigung festgelegt werden. (Weitere Informationen finden Sie unter Definieren von Amplituden weiter unten.) Für jede Zelle in der Spalte gibt es eine Dropdown-Liste, um einen der beiden Lasttypen auszuwählen.
• Lastrichtung (Vorgabe = X-Richtung): Geben Sie mithilfe der Dropdown-Liste in jeder Zelle in dieser Spalte die Richtung der angewendeten Knotenerregung an. Wählen Sie entweder X-Richtung, Y-Richtung oder Z-Richtung. Bei Erregungen, die auf spezifische Knoten angewendet werden, entsprechen die Richtungen dem lokalen Koordinatensystem des betreffenden Knotens. X-Richtung folgt beispielsweise der radialen Richtung in einem zylindrischen Koordinatensystem. (Weitere Informationen finden Sie auf der Seite Lokale Koordinatensysteme.) Bei der Basisbeschleunigung entsprechen die Richtungen den Richtungen der globalen Achse.
• Frequenzindex (Vorgabe = 1): Über das Dropdown-Menü in den Zellen dieser Spalte wählen Sie unter den verfügbaren Frequenzindizes aus. Sie müssen zuerst weitere Indizes (abgesehen von Freq Index 1) auf der Registerkarte Erregerfrequenzen definieren und auf Anwenden klicken, um die Einstellungen zu speichern. Andernfalls erscheint der Index nicht im Dropdown-Menü Frequenzindex.
• Skalierungsfaktor (Vorgabe = 1): Dieser Faktor multipliziert die Amplitude der Last, die auf diesen Knotensatz angewendet wird.
• Phasenverschiebung (Grad) (Vorgabe = 0): Dieser Wert kann nicht geändert werden, es sei denn, die Option Lasten der gleichen Frequenz berücksichtigen (oben beschrieben) wurde aktiviert. Wenn diese Option aktiviert wurde, können Sie den gewünschten Phasenverschiebungswinkel (in Grad) in die Zellen dieser Spalte eingeben.
  Achtung: Nachdem eine Phasenverschiebung für einen Knotensatz definiert wurde, wird sie weiterhin in die Lösung einbezogen, auch wenn die Option Lasten der gleichen Frequenz berücksichtigen deaktiviert ist. Zum Entfernen der phasenverschobenen Erregung müssen Sie entweder den Knotensatz löschen oder den Winkel auf null zurücksetzen, während die Option Lasten der gleichen Frequenz berücksichtigen aktiviert ist.

Anmerkung: Sie können auch einen Knotensatz in eine CSV-Datei importieren () oder daraus exportieren ().

Definieren der Dämpfungsverhältnisse

Die Dämpfungsverhältnisse (Prozentsatz der kritischen Dämpfung) werden auf der Registerkarte Dämpfungsverhältnisse im Dialogfeld Frequenzantwort-Analyseeingabe definiert. Sie erstellen ein Dämpfungsverhältnis gegen eine Frequenzkurve durch Definieren von Datenpunkten in den Spalten Frequenz (Hz) und Dämpfungsverhältnis.

Schaltflächen zum Einfügen einer Zeile () oder Löschen einer Zeile () stehen in der Tabelle der Dämpfungsverhältnisse zur Verfügung. Sie können auch eine Tabelle in eine CSV-Datei importieren () oder daraus exportieren ().

Die Dämpfungsverhältniswerte an den Erregerfrequenzen (auf der Registerkarte Erregerfrequenzen) werden durch lineare Interpolation zwischen den Frequenzwerten in der Tabelle der Dämpfungsverhältnisse berechnet. Die Frequenzen auf der Registerkarte Dämpfungsverhältnisse müssen daher nicht mit den Erregerfrequenzen übereinstimmen.

Wenn sich eine Erregerfrequenz außerhalb des Bereichs zwischen der kleinsten und der größten Frequenz auf der Registerkarte Dämpfungsverhältnisse befindet, wird die Amplitude der am nächsten gelegenen Eingabefrequenz verwendet. Um dieselbe Last auf alle Erregerfrequenzen anzuwenden, wird daher nur eine Eingabezeile auf der Registerkarte Dämpfungsverhältnisse benötigt.

Ein Diagramm des Verhältnisses zwischen Dämpfungsverhältnis und Frequenzkurve wird auf der rechten Seite der Tabelle angezeigt.

Die Dämpfung ist nicht spezifisch für ein bestimmtes Element. Die Dämpfung oder die entsprechende viskose Dämpfung wird über das gesamte Modell verteilt. Die Kräfte, die durch die Dämpfung entstehen, werden daher nicht in den Ergebnissen angezeigt. Die technische Darstellung einer Struktur mit Basisbeschleunigung wird z. B. normalerweise wie in Abbildung 1a dargestellt. Die zum Verschieben der Basis benötigte Kraft (y) enthält die Dämpfungskraft z. Da die Dämpfung in FEM eine viskose Dämpfung ist, wird eine bessere Darstellung der Analyse in Abbildung 1b gezeigt. In diesem Szenario wird die Dämpfungskraft nicht als Ergebnis in der Analyse angezeigt. Die Kraft, die in der Feder k gemeldet wird, enthält keine Dämpfung.

Abbildung 1a: Stromlaufplan	Abbildung 1b: FEM-Darstellung

Definieren von Amplituden

Die Amplituden werden auf der Registerkarte Amplituden im Dialogfeld Frequenzantwort-Analyseeingabe definiert. Eine Amplitude/Frequenz-Kurve wird erstellt, indem Sie Datenpunkte in der Spalte Frequenz (Hz) und entweder der Spalte Beschleunigung oder der Spalte Kraft definieren. Die Einheit zur Angabe der Beschleunigung ist g (1 g = Standardschwerkraftbeschleunigung). Die in diese Tabelle eingegebenen Werte werden in die Beschleunigungseinheiten des Modelleinheitensystems konvertiert. Die Krafteingabe basiert auf den Krafteinheiten im Modelleinheitensystem.

Die Beschleunigungs- und Kraftwerte an den Erregerfrequenzen (auf der Registerkarte Erregerfrequenzen) werden durch lineare Interpolation zwischen den Frequenzwerten in der Tabelle der Amplituden berechnet. Die Frequenzen auf der Registerkarte Amplitude müssen nicht mit den Erregerfrequenzen übereinstimmen.

Wenn sich eine Erregerfrequenz außerhalb des Bereichs zwischen der kleinsten und der größten Frequenz auf der Registerkarte Amplituden befindet, wird die Amplitude der am nächsten gelegenen Eingabefrequenz verwendet. Um dieselbe Last auf alle Erregerfrequenzen anzuwenden, wird daher nur eine Eingabezeile auf der Registerkarte Amplituden benötigt.

Ein Diagramm der Frequenz/Amplituden-Kurve wird in Form einer durchgezogenen grünen Linie für Beschleunigung und einer gestrichelten blauen Linie für Kraft angezeigt.

Registerkarte Ausgabe

Bevor die Analyse durchgeführt wird, können Sie die Ausgabe zusätzlicher optionaler Ergebnisse auswählen. Verwenden Sie dazu die folgenden Einstellungen im Abschnitt Ausgabesteuerungen:

• Optionale Datenausgabe als Text:
  • Aktivieren Sie das Kontrollkästchen Verschiebungsdaten, um die Verschiebungsergebnisse in die Übersichtsdatei zu schreiben.
  • Aktivieren Sie das Kontrollkästchen Spannungsdaten aktivieren, um die Spannungsergebnisse in eine Spannungstextdatei zu schreiben.
  Anmerkung: Die Ausgabe dieser beiden Optionen kann recht umfangreich sein. Die Ergebnisse in der Ergebnisanzeige sind von diesen Einstellungen nicht betroffen. Wenn Sie nur ausgewählte Ergebnisse benötigen, kann es deshalb von Vorteil sein, nur die Ergebnisanzeige zu verwenden. Sie können beispielsweise einige Knoten auswählen, die von besonderem Interesse sind, und den Inhalt des Dialogfelds Abfrage: Ergebnisse in eine kleine Textdatei speichern.
• Optionale binäre Ausgabe:
  • Aktivieren Sie das Kontrollkästchen Spannung/Dehnung an Mittenknoten (binär), um die Spannung und die Dehnung am Mittelknoten in den binären Ergebnisdateien auszugeben. Diese Ergebnisse können in der Ergebnisanzeige angezeigt werden. (Mittenknoten sind eine Option, die für bestimmte Elementtypen mit dem Dialogfeld Elementdefinition aktiviert werden kann.)

Der Prozentsatz der Speicherzuweisung legt fest, wie viel des verfügbaren Arbeitsspeichers verwendet wird, um die Elementdaten zu lesen und die Matrizen zusammenzusetzen. (Wenn der Wert kleiner oder gleich 100 % ist, wird der verfügbare physikalische Arbeitsspeicher verwendet. Wenn der Wert dieser Eingabe größer als 100 % ist, verwendet der Speicherzuordnung den verfügbaren physikalischen und virtuellen Speicher).