Модальный анализ в APM и Ansys и сравнение с результатами испытаний

[AlexKaz 1 824]

Здравствуйте. На руках лежит отчёт о проведении испытаний нескольких деталей на собственные частоты. Передо мной поставлена задача смоделировать детали и провести модальный анализ в имеющихся программных пакетах и получить подтверждение отчёта. Поскольку курс МКЭ я не проходил, у меня появилось чувство, что где-то я сильно ошибаюсь.

Так вот, анализ на собственные частоты в APM (идёт библиотекой с Компас 3D) полностью совпал (погрешность +-3Гц). Но в Ансис (и Workbench, не важно) частоты падают на 25%. Экспериментировал с сеткой, что естесственно ничего не дало. Материал изделий - стандартная сталь, константы не меняются. Может ли влиять на моды система координат, температура (20 С), количество итераций и солвер и не придётся ли в итоге проводить гармонический анализ и задавать в нём переменную нагрузку ускорением?

Изменено 28 мая 2014 пользователем AlexKaz

[kristeen 355]

Отчет и описание моделей в студию)

[AlexKaz 1 824]

Это слегка конфиденциальная информация, даже если Вы с Электротяжмаша. Могу описать словами: на вал насаживают подшипник, подшипник зажимают между корпусом крышкой с отверстиями для болтов. Вот крышка меня и интересует.

Видите ли, для меня не столько важен вопрос модели или отчёта, хотелось бы узнать, в чём отличие анализаторов частот в APM и Ansys; отличительные особенности самих решателей.

[kristeen 355]

Это слегка конфиденциальная информация ...

 

Тогда вот ответ на вопрос:

Посчитал пример на микрокалькуляторе Электроника, ответ полностью совпал с книжкой. Но на калькуляторе Casio (в обычном режиме или инженерном, неважно) результат получается меньше на 25%. Экспериментировал с заменой батареек, что естественно ничего не дало...

Почему модели отличаются -- вариантов может быть масса. Начиная с тех же контактов..

[AlexKaz 1 824]

Жёсткая заделка по двум отверстиям (закреплены области) и там и там.

[kristeen 355]

Но ведь Вы можете создать простую отдаленно похожую модель, просчитать ее в APM и в ANSYS, и если снова не сойдется -- выложить на форум.

[AlexKaz 1 824]

Спасибо, очевидно всё упёрлось в моё незнание предмета. К тому же своеобразный реверс-инжиниринг - задача далеко не тривиальная.

Изменено 28 мая 2014 пользователем AlexKaz

[AlexKaz 1 824]

Подопытная геометрия. Частота порядка 370 Гц и 1100Гц. Закрепление в Компасе - два самых ближайших отверстия; в Ансис - два отверстия по сторонам квадрата. 

test.zip

[kristeen 355]

Подопытная геометрия. Частота порядка 370 Гц и 1100Гц. Закрепление в Компасе - два самых ближайших отверстия; в Ансис - два отверстия по сторонам квадрата.

Краткость сестра таланта или боитесь сболтнуть лишнего?

 

О каких сторонах квадрата речь?

 

На счет материала -- Вы уверены, что в АРМ и в ансисе одинаковые свойства задавали?

Если на такой простой детали есть отличия в частотах -- дело в свойствах и/или в закреплениях.

[AlexKaz 1 824]

БОльшие отверстия расположены под углом 90 градусов, о них речь.

 

 

Материал Ст3сп ГОСТ 380-2005
Плотность материала Ro =0.007850 г/мм3
Масса M = 1980.275601 г
Площадь S = 69462.689922 мм2
Объем V = 252264.407822 мм3
Центр масс Xc = 0.891524 мм
Yc = -0.308105 мм
Zc = 0.143670 мм

 

EVALUATE MATERIAL PROPERTIES FOR MATERIALS 1 TO 1 IN INCREMENTS OF 1
MATERIAL NUMBER = 1 EVALUATED AT TEMPERATURE OF 0.0000
EX = 0.20000E+12
DENS = 7850.0
PRXY = 0.30000

 

ELEMENT TYPE 1 IS SOLID186 3-D 20-NODE STRUCTURAL SOLID INOPR
CURRENT NODAL DOF SET IS UX UY UZ
THREE-DIMENSIONAL MODEL

 

TOTAL MASS = 1.9804
CENTER OF MASS ABOUT ORIGIN ABOUT CENTER OF MASS
XC = 0.63438E-03 IXX = 0.5228E-02 IXX = 0.5228E-02
YC = -0.23380E-03 IYY = 0.2651E-02 IYY = 0.2650E-02
ZC = 0.96087E-04 IZZ = 0.2634E-02 IZZ = 0.2634E-02
IXY = -0.5200E-05 IXY = -0.5494E-05
IYZ = 0.1832E-04 IYZ = 0.1828E-04
IZX = 0.2541E-05 IZX = 0.2662E-05

Частота при таком закреплении в Ансис 375, в APM 533. Как я понимаю, решения Ансиса выглядят правдоподобнее и ориентироваться нужно на него.

Изменено 29 мая 2014 пользователем AlexKaz

[kristeen 355]

Походу докопаться до правды мне хочется больше, чем Вам..

[soklakov 1 475]

@@AlexKaz, года полтора назад тестировали с разработчиками APM их динамическую решалку. С Ansys все сходилось. По крайней мере, на простых задачах.

решения Ансиса выглядят правдоподобнее и ориентироваться нужно на него.

Неа, нужно добиться одинакового ответа плюс сходимости с экспериментом.

[ccc44 53]

Массовые характеристики в посте 10 не соответствуют модели, выложенной в посте 8.

По модели поста 8, закрепленной "по стороне квадрата" первая гармоника получается:

Ansys WB 408,67 Гц

SW Simulation 389,13 Гц

Модуль упругости одинаковый - 2е+11

Сетка по умолчанию

Расхождение 5%.

Хорошо, если такое же получится с экспериментом.

[kristeen 355]

@@ccc44, можете уточнить, как это "по стороне квадрата"?

 

SW с ансисом тоже должен совпадать.. Математика-то одна на всех.

[ccc44 53]

Что-то не могу ни цитату вставить, ни картинку приложить. Что-то с браузером наверное.

4 отверстия, диаметр 13 расположены по углам квадрата 120,208. Зафиксированы цилиндрические поверхности двух из них на одной стороне квадрата.

Расхождение, как видите 5%. Года 2 назад считал реальное изделие, для которого были результаты испытаний на стенде. Результат расхождения с экспериментом составлял примерно такой же порядок. Как для SW так и для Ansys.

[AlexKaz 1 824]

Массовые характеристики в посте 10 не соответствуют модели, выложенной в посте 8.

По модели поста 8, закрепленной "по стороне квадрата" первая гармоника получается:

Ansys WB 408,67 Гц

SW Simulation 389,13 Гц

Модуль упругости одинаковый - 2е+11

Сетка по умолчанию

Расхождение 5%.

Хорошо, если такое же получится с экспериментом.

И у меня аналогично, и с эксперимент более-менее сходится с деталью этой модели. Сходимость растёт со сгущением сетки. Закрепления одинаковые, а результат в ПО - разный. Причём конкретно эти 25% распространяются у меня и на другие детали. Но есть одна особенность, в эксперименте осуществляли закрепление двух отверстий, каких конкретно - история овеянная дымом, сейчас уже не узнать. В APM я подобрал эти закрепления, и частоты сходятся. Но в Ансис конфигурация закреплений уже другая... 

 

По масс. характеристикам: изменив E и плотность на 1% не получится расхождение в 25% в моём случае; я перенастроил их в Компасе чтобы убедиться.

Изменено 29 мая 2014 пользователем AlexKaz

[soklakov 1 475]

Но в Ансис конфигурация закреплений уже другая... 

Чтобы получать одинаковые результаты,входные данные должны быть одинаковы.

Теоретически можно получить одинаковые результаты на разных моделях. Только смысл?

[kristeen 355]

APM Winmachine поддерживает экспорт КЭ модели в какие-нибудь форматы (вроде настрана)?

[AlexKaz 1 824]

Использую APM FEM в поставке Компас v13. Пробегусь по тамошнему форуму, может кто сталкивался с подобным. Вроде отличий в солверах Winmachine и FEM нет.

[kristeen 355]

анализ на собственные частоты в APM (идёт библиотекой с Компас 3D) полностью совпал (погрешность +-3Гц). Но в Ансис (и Workbench, не важно) частоты падают на 25%

Ansys WB 408,67 Гц SW Simulation 389,13 Гц Модуль упругости одинаковый - 2е+11 Сетка по умолчанию Расхождение 5%.

 

Сравнение калькуляторов (первая собственная частота):

SW Simulation: 402.95 Hz

Ansys: 403.06 Hz

Abaqus: 403.06 Hz

Optistruct: 402.92 Hz