Modal analysis

یک سازه در حالت عادی تمایل به انواع خاصی از نوسان و ارتعاش دارد. فرکانسی که سازه در آن تمایل به ارتعاش دارد را فرکانس طبیعی گویند.

فرکانس های طبیعی و شکل مد ها از پارامتر های مهمی برای طراحی یک سازه تحت بارگذاری دینامیک است

همچنین بارگذاری استاتیکی بر روی فرکانس طبیعی و مدل طبیعی تأثیر دارد

در نرم افزار انسیس با استفاده از سیستم تحلیل Modal می توان فرکانس طبیعی و مد حالت متناظر با فرکانس طبیعی (مدل طبیعی) را محاسبه کرد.

آناليز مودال، فرآيند تعيين خواص ذاتي ديناميکي يک سيستم در قالب فرکانس هاي طبيعي، ضرايب ميرايي و شکل مودها و به کارگيري آنها به منظور ايجاد مدلي رياضي از رفتار ديناميکي سيستم مي باشد. اين مدل رياضي به مدل مودال سيستم و اطلاعات مربوط به مشخصات آن، داده هاي مودال ناميده مي شوند.

سیم گیتار

در این پروژه می خواهیم یک سیم گیتار را شبیه سازی کنیم .

برای تنظیم گام،باید نیرو وارد بر سیم گیتار در قسمت پیچ تنظیم را تغییر داد. هرچه کشش سیم گیتار بیشتر باشد گام بیشتری حاصل می شود.

در نرم افزار از تحلیل مودال تنش پیش آمیخته و فرکانس سیم را بدست آورده و با مقادیر رایج تنش پذیرفته شده و مقادیر گام یک گیتار آکوستیک استاندارد مقایسه می کنیم.

بیشتر بخوانید:  انواع تحلیل در ANSYS Workbench

مشخصات گیتار آکوستیک استاندارد

در این پروژه از دو آنالیز استاتیک و مودال استفاده می‌شود. مراحل انجام تحلیل به صورت زیر است.

انتخاب آنالیز Static Structural

برای ایجاد پنجره ی modal می خواهیم از نتایج و محیط های طراحیstatic structural  استفاده کنیم .به همین منظور به هنگام کشیدنmodal بر روی Solution   پنجره ی static structural رها میکنیم(Duplicate )

ورود به محیط Design Modeler و رسم هندسه

در این محیط تمامی ابعاد به اینچ داده شده است.

مدل کردن هندسه در محیط Design Modeler

برای ایجاد یک سیم بلند(سیم گیتار):

    create/primitives/cylinder

در نهایت با کلیک راست کردن بر روی cylinder طرح را  generate می کنیم.

Mesh :

 Relevance centerکه تنظیم کننده ی نقطه ی میانی کنترلر خطی المان است را بر روی medium  میگذاریم.

اعمال نیرو و شرایط مرزی:

سیم از یک سمت در قسمت bridge کاملا گیر دار هست به همین علت در نرم افزار از fixed support استفاده میکنیم.

اعمال نیرو:

به سیم در قسمت nut نیروی کششی  در۳۰ lbf در راستای Z وارد می شود.

اعمال Support

سیم در قسمت nut در جهت x و y نمیتواند حرکت کند ولی در جهت z حرکت آزادانه دارد همچنین حول zنمیتواند بچرخد.

برای اعمال این شرایط از remote disp. استفاده کردیم.

Solve

–     بر روی مودال کلیک کرده و solve را بزنید.حل چند دقیقه ای طول می کشد.

–      تحلیل modal به ما ۶ مد خواهد داد که هر یک از آن ها نشان دهنده ی پارامتر های آنالیز مودال هستند که به خصوصیات ماده و شرایط مرزی بستگی دارند.

–      در انسیس حل با static structural آغاز کرده و سختی, تنش رو بدست اورده و در ماتریس سختی قرار میدهد و با داشتن ماتریس سختی وارد آنالیز مودال می شود.

Solution

Result

در وسط سیم بیشترین جابه‌جایی را داریم.

در دو انتهای سیم به دلیل شرایط مرزی میزان جابه‌جایی برابر صفر است.