動的解析は、オブジェクトの動力学的な挙動と考えることができます。つまり、オブジェクトが移動していると、そのオブジェクトは動的アクティビティに関与することになります。
ただし、解析の観点から、移動するオブジェクトは、通常は次の 2 つのクラスに分けられます。
さらに、運動や変形の相対的な大きさも考慮する必要があります。オブジェクトが非常にゆっくりと移動している場合、任意の短い時間であれば、静的問題と考えることもできます。
動的解析は、その定義をさらに細分化すると、荷重と運動に関係しています。荷重の速度がオブジェクトの固有振動数とほぼ等しくなる場合、応答は動的になります。つまり、荷重はシステムの固有振動数と相互作用します。荷重速度が遅い場合、固有振動数は励振されず、モデルは静的とみなすことができます。動的範囲では、荷重は特定の固有振動数を発生させるため、応答は厳密に静的な感覚から変化します。周波数が高い場合、システムには励振に応答する時間がなく、励振のシステムへの影響はほとんどありません。
構造の動的応答は、次のような項目の影響を受けます。
複数のタイプの問題が、動的特性を持つ有限要素で解析されます。
システムの固有振動数が最も一般的です。非剛性システムには、1 つまたは複数の固有振動周波数があります。モード周波数解析または固定振動数解析(固有値解析とも呼ばれる)では、これらの周波数および対応するモード形状(固有ベクトル)が見つかります。
このようなシステムの例として、構造体(建物、橋、タワー)、ボディ(サポート ブラケット、ハウジング)、シャフトなどがあります。
このタイプの解析の利点は、次のとおりです。
固有値解析では次のデータが出力されます。
システムが動的であることが分かっている場合、周波数(調和)応答解析では、一連の強制正弦荷重や加速度に対するシステムの応答が計算されます。荷重が無限に続くと仮定すると、これらの問題の解決策を閉形式にすることができ、その結果、一連の励振周波数で一連の静解析のような結果が得られます。
強制正弦荷重(振動励起)の例として、回転機械、不均衡なタイヤ、ヘリコプターのブレードなどがあります。
このタイプの解析の利点は、次のとおりです。
周波数応答解析では次のデータが出力されます。
荷重が周期的ではない場合は、時間領域でモデルに荷重を適用することが必要となる場合があります。この場合、モデルが一連のタイム ステップで解析され、システムの応答の経時変化が追跡されます。非定常解析ではこれを実行して、各タイム ステップでの解析を、次のタイム ステップの初期条件として使用しています。
過渡的事象の影響を受ける構造体の例としては、建物、橋、タワー、およびハウジングやサポート ブラケットのようなボディがあります。
過渡応答解析の利点は、次のとおりです。
過渡応答解析では次のデータが出力されます。
構造の実際の励振が未知であっても、荷重がパワー スペクトルとしてほぼ定量化できる場合は、ランダム(振動)解析を実行できます。ランダム解析は周波数応答解析の後に実行され、さまざまな周波数でのスペクトルの相対的な大きさに基づいて、さまざまな周波数での応答が単一の結果に組み合わされます。これは、さまざまな励振値すべての影響を取り入れた、単一セットの結果となります。
ランダム振動の例としては、地震による地盤運動、海洋の波の高さと周波数、飛行機や高い建物への風圧の変動、ロケットやジェット エンジンのノイズによる音響励振などがあります。
応答スペクトル解析では、ランダム解析と同様に、実際の荷重が未知です。スペクトル応答解析では、さまざまな周波数で、出力密度ではなくピーク加速度が指定されます。しかし、ランダム解析と同様に、さまざまな固有振動数での結果が組み合わされて、単一の結果が生成されます。
|
前のトピック: 曲げ試験装置の演習 |
次のトピック: モード周波数解析または固定振動数解析 |