Ansys Simulation World Ansys SimulationWorld

Анализ динамики закрепленного на оснастке эжектора для НПО Наука

Задача:

Провести расчет предложенной заказчиком модели для динамических испытаний, состоящей из оснастки и закрепленного на ней эжектора. Требуется определить собственные частоты и формы конструкции, отклик исследуемого объекта на гармоническое возбуждение основания и построить АЧХ ускорений точек, соответствующих местам крепления акселерометров. Также требуется провести расчет отклика конструкции на действие широкополосной вибрации и верифицировать расчетную модель с помощью экспериментальных данных.

Гармонический анализ провести в частотном диапазоне от 5 до 2000 Гц, при нагружении ускорением с постоянной амплитудой в 10 м/с2. Демпфирование в системе - 0,02.

В анализе случайных вибраций значение спектральной плотности ускорения постоянно на всем диапазоне частот и равно 0,01 g2/Гц.

Успешная верификация расчетной модели подразумевает различие между расчетными и экспериментально полученными собственными частотами не более 25%.

Решение:

Для решения поставленной задачи был использован продукт ANSYS Mechanical, в частности модули Modal, Harmonic Response и Random Vibration для динамического анализа. Сборка эжектора и оснастки изображена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Модель эжектора с оснасткой

Схема эжектора с обозначенными материалами представлена на рисунке 2. Оснастка изготовлена из алюминия АМц. Также в конструкции присутствует резиновый элемент – муфта, через которую патрубок эжектора соединятся с оснасткой.

Рисунок 2 – Схема эжектора и используемые в нем материалы

В динамическом анализе жестко зафиксированное основание считается базой, через которую передается динамическое возбуждение. На рисунке 3 синим цветом показано закрепление расчетной модели.

Рисунок 3 – Схема закрепления модели. Вид снизу

Для последующего сравнения результатов расчета и эксперимента на модели в соответствии с экспериментальным объектом в местах установки датчиков отмечены контрольные точки. Их расположение показано на рисунке 4.

Рисунок 4 – Схема крепления акселерометров

Перед проведением гармонического и стохастического анализов необходимо определить собственные формы и частоты исследуемой конструкции. Таким образом, был выполнен модальный анализ в соответствии с описанным ранее граничным условием. Результаты расчета – первые десять собственных форм и частот модели сведены в таблицу, а на рисунке 5 изображена первая собственная форма колебаний.

Рисунок 5 – Первая форма колебаний

В результате проведения гармонического анализа для контрольных точек получены АЧХ ускорения. Графики изображены на рисунке 6.

Рисунок 6 – Расчетные АЧХ

В результате проведения анализа случайных вибраций для контрольных точек получены спектральные плотности ускорения. Графики изображены на рисунке 7.

Рисунок 7 – Расчетные спектральные плотности ускорения

Сравнение расчетной и экспериментальной АЧХ дает возможность говорить о хорошем соответствии графиков – пиков и собственных частот – на большей части частотного диапазона. При этом собственные частоты одних и тех же расчетных и натурных форм колебаний на этих участках различаются меньше, чем на 25%, что удовлетворяет предложенному условию верификации.

Хотите всегда быть в курсе последних новостей и событий?
Подпишитесь на рассылку