Harmonic Response - задание различных условий

[karachun 2 038]

В 08.06.2020 в 13:03, FOX88 сказал:

А это пример изменения графика  в зависимости от solution interval в ansys (10,100,200)

Смотрите, при решении динамических задач все самое интересное происходит вокруг резонанса. По этому важно как раз расположить расчетные точки вокруг пиков, амплитуда между пиками будет меньше, так что там особая подробность не нужна. Достаточно чтобы пять точек были в пределах половины ширины пропускания (пять точек имели амплитуду не меньше 0.707 от максимальной).

Я выше в теме уже скидывал график амплитуды, видите как плотно точки идут вокруг пика и дальше плотность сильно падает.

В ансисе, как и в других пакетах, есть инструменты чтобы загустить число точек вокруг пиков, можно вообще ввести ряд частот вручную. Обычно так и поступают а не задают равномерное распределение частоты на весь диапазон - в этом случае всегда на малых частотах будет слишком густо а на высоких - слишком редко. Это не проблема ансиса - для хороших (одновременно и точных и не сильно затратных) нужно правильно расставлять точки,

Вы же ничего этого не сделали, не смогли поймать десятью точками один резонанс и теперь жалуетесь что ансис плохой.

Для того чтобы правильно расставить эти точки может понадобиться несколько расчетов.

[FOX88 8]

2 часа назад, karachun сказал:

Смотрите, при решении динамических задач все самое интересное происходит вокруг резонанса. По этому важно как раз расположить расчетные точки вокруг пиков, амплитуда между пиками будет меньше, так что там особая подробность не нужна. Достаточно чтобы пять точек были в пределах половины ширины пропускания (пять точек имели амплитуду не меньше 0.707 от максимальной).

Я выше в теме уже скидывал график амплитуды, видите как плотно точки идут вокруг пика и дальше плотность сильно падает.

В ансисе, как и в других пакетах, есть инструменты чтобы загустить число точек вокруг пиков, можно вообще ввести ряд частот вручную. Обычно так и поступают а не задают равномерное распределение частоты на весь диапазон - в этом случае всегда на малых частотах будет слишком густо а на высоких - слишком редко. Это не проблема ансиса - для хороших (одновременно и точных и не сильно затратных) нужно правильно расставлять точки,

Вы же ничего этого не сделали, не смогли поймать десятью точками один резонанс и теперь жалуетесь что ансис плохой.

Для того чтобы правильно расставить эти точки может понадобиться несколько расчетов.

да, это моя недоработка, спасибо, попробую покрутить эти настройки посмотрю

Изменено 9 июня 2020 пользователем FOX88

[kolo666 253]

4 часа назад, karachun сказал:

Для того чтобы правильно расставить эти точки может понадобиться несколько расчетов.

 

а лучше модальный анализ.

[karachun 2 038]

@kolo666 @FOX88 Если совсем заморочиться то можно еще вспомнить что ширина половины полосы пропускания связана со значением демпфирования.

Так что из анализа собственных частот находим значения fn для всех интересующих мод и при известном уровне демпфирования прикидываем нижнюю и верхнюю границы половины полосы пропускания (fa и fb). Теперь в диапазоне fa-fb нужно будет уместить хотя бы пять точек а вне диапазона можно задать не очень подробный равномерный шаг. Такой набор значений лучше готовить в екселе.

Чем меньше демпфирование тем уже полоса и острее будут графики, у Вас как раз такие "пики точеные" и получились. Лучше немного загустить эти области потому что у такого крутого графика даже если немного промахнуться точкой мимо частоты с максимальной амплитудой то это уже может занизить амплитуду на 5-10%, что не приятно.

[ДОБРЯК 602]

6 часов назад, karachun сказал:

Так что из анализа собственных частот

 

6 часов назад, karachun сказал:

если немного промахнуться точкой мимо частоты с максимальной амплитудой то это уже может занизить амплитуду на 5-10%, что не приятно.

Для того чтобы анализировать собственные частоты их нужно определить с точностью 5-10%.

Сделайте более мелкую сетку и вы увидите что частоты изменились. 

В статике трудно добиться сходимости решения по сетке, а в динамике еще труднее...)

[FOX88 8]

7 часов назад, karachun сказал:

@kolo666 @FOX88 Если совсем заморочиться то можно еще вспомнить что ширина половины полосы пропускания связана со значением демпфирования.

Так что из анализа собственных частот находим значения fn для всех интересующих мод и при известном уровне демпфирования прикидываем нижнюю и верхнюю границы половины полосы пропускания (fa и fb). Теперь в диапазоне fa-fb нужно будет уместить хотя бы пять точек а вне диапазона можно задать не очень подробный равномерный шаг. Такой набор значений лучше готовить в екселе.

Чем меньше демпфирование тем уже полоса и острее будут графики, у Вас как раз такие "пики точеные" и получились. Лучше немного загустить эти области потому что у такого крутого графика даже если немного промахнуться точкой мимо частоты с максимальной амплитудой то это уже может занизить амплитуду на 5-10%, что не приятно.

Спасибо, разобралась, с вашей помощью, как сгущать точки в нужных местах

[ДОБРЯК 602]

26 минут назад, FOX88 сказал:

Спасибо, разобралась, с вашей помощью, как сгущать точки в нужных местах

 

Сгущать точки нужно тогда когда все собственные частоты в заданном диапазоне определяются с точностью 5-10%...

[ak762 307]

1 hour ago, ДОБРЯК said:

Для того чтобы анализировать собственные частоты их нужно определить с точностью 5-10%.

Сделайте более мелкую сетку и вы увидите что частоты изменились. 

вот кого слушать?

 любитель МКЭ обычно слушает профессионалов , один говорит надо сгущать сетку а @kolo666 в своих видео говорит сеточная сходимость в большинстве нужна для получения точных значений напряжений и деформаций,

а для собственных частот и грубой достаточно

 

[ДОБРЯК 602]

2 минуты назад, ak762 сказал:

вот кого слушать?

 любитель МКЭ обычно слушает профессионалов , один говорит надо сгущать сетку а @kolo666 в своих видео говорит сеточная сходимость в большинстве нужна для получения точных значений напряжений и деформаций,

а для собственных частот и грубой достаточно

 

Слушайте себя.)

Проверьте на реальной модели. Например, в этой теме. Не на тесте а не реальной модели. В статике, чтобы энергия деформации сошлась. Не напряжения... )

Потом определите собственные формы.

Чем выше собственная частота тем труднее добиться сходимости по сетке...

Какой смысл уточнять АЧХ если собственные частоты неправильно определяются.)

 

[karachun 2 038]

1 час назад, FOX88 сказал:

Спасибо, разобралась, с вашей помощью, как сгущать точки в нужных местах

Отлично, вот это уже подход опытного расчетчика.

2 минуты назад, ДОБРЯК сказал:

Чем выше собственная частота тем труднее добиться сходимости по сетке...

В полуволну для наивысшей частоты должно помещаться как минимум шесть элементов.

14 минут назад, ak762 сказал:

вот кого слушать?

Здесь Добряк прав - лучше удостовериться самому.

Мы все работники численного труда, у нас только одно мерило правильности результатов - сеточная сходимость, все остальное (и то что я сам выше написал) это всего лишь "rule of thumb", с этого можно начать еще до расчета но ограничиваться естественно не стоит.

Хотя, скорее всего, глобальные формы в модели уже определены достаточно точно, так как по отношению к глобальным формам сетка и так достаточно хороша.

В любом случае @FOX88, если хотите спать спокойно то можете уменьшить все размеры в модели в полтора раза и пересчитать собственные частоты. Если частоты практически не изменятся то это значит что размер сетки подобран верно, если разница существенна то можно сделать еще один шаг загущения.

[Orchestra2603 223]

16 hours ago, karachun said:

Смотрите, при решении динамических задач все самое интересное происходит вокруг резонанса. По этому важно как раз расположить расчетные точки вокруг пиков, амплитуда между пиками будет меньше, так что там особая подробность не нужна. Достаточно чтобы пять точек были в пределах половины ширины пропускания (пять точек имели амплитуду не меньше 0.707 от максимальной).

8 hours ago, karachun said:

Лучше немного загустить эти области потому что у такого крутого графика даже если немного промахнуться точкой мимо частоты с максимальной амплитудой то это уже может занизить амплитуду на 5-10%, что не приятно.

Правильные слова! действительно ошибка порядка 10-15% может запросто присутствовать из-за  грубого шага.

В данном случае же, я не уверен, что это будет прям сильно влиять, поскольку у @FOX88 ошибка более серьезного порядка наблюдается, если я правильно понимаю. Я все таки склоняюсь к тому, что там какой-то более серьезный косяк в эксперименте или в модели.

 

Вообще, из практики, учитывая, что в расчете демпфирование обычно для новой конструкции задается примерно "пальцем в небо" или а-ля "где-то когда-то было так" (а этот параметр дает наивысший вклад в амплитуду на резонансе), то попадание в расчете в пределах 30-40% по амплитуде на пике - это прям успех. Естественно, демпфирование берется так, чтобы эти 30ю40% были в безопасную сторону. А вы 5-10 процентов, говорите, - неприятно :)

 

52 minutes ago, ДОБРЯК said:

Сгущать точки нужно тогда когда все собственные частоты в заданном диапазоне определяются с точностью 5-10%...

этот момент не понял. 50-10% по сравнению с экспериментом?

ну, т.е., если вот создал человек модель рамы, выполнил модалный анализ, СЧ расходятся с экспериментальными, пусть, на 15%. И что тут можно сделать? Скажете, что сетку улучшать? Но очень часто основной источник ошибки связан с тем, что в реальной конструкции при испытнаиях массы и жесткости не совсем так распределены, как мы ожидаем и делаем у себя в КЭ модели. Тогда что, человеку как в отделе NASA заниматься модификацией КЭ модели по модальным параметрам из испытаний ради какой-то рамы? 

 

Кроме того, прямой решатель при гармоническом анализе просто обращет матрицу динамической жесткости на какой-то заданной частоте внешнего возбуждения. Он в таком режиме вообще ничего не знает про собственные частоты и формы.

 

Короче... я считаю 5-10% - это прям излишне сурово. В реальном мире, если все эти же частоты и формы в нужном диапазоне частот наблюдаются в эксперименте и в расчете, и они "в пределах разумного" (в каждом случае по разному), попадают друг в друга по частотам, то это уже означает, что модель более-менее адекватная, и быстро и просто ее улучшить, чтобы снизить погрешность, вряд ли уже получится. 

 

21 minutes ago, ДОБРЯК said:

Чем выше собственная частота тем труднее добиться сходимости по сетке...

Какой смысл уточнять АЧХ если собственные частоты неправильно определяются.)

согласен.. но опять же...  если в пределах элемента укладывается, скажем, 1/5 или 1/10 от длины волны, то этого вполне достаточно, и дальше результаты уже не улучшаются. Соответственно, чем ниже частоты, тем грубее можно лепить сетку. Кроме этого, часто бывает, что на высоких частотах какой-то отдельный кусок конструкции только колеблется, и тогда можно сетку мельчить в той области. Тут, да, надо на формы смотреть.

[FOX88 8]

Это мне на будущее для более грамотных расчетов в ansys, в раме я уровень отклика даже не смотрю особо сейчас, только пропорции между откликами по частотам, вчера задала нагрузку перемещениями, график стал напоминать ( или совпадать, детально еще не сравнивала, с вашим)

[Борман 2 375]

51 минуту назад, karachun сказал:

В полуволну для наивысшей частоты должно помещаться как минимум шесть элементов.

 

Должно чтобы что ?

Просто так мысль вслух.. Сначала ведь в модальнике определяется собственная частота, а уже за ней определяется форма. Требования к сетке у этих двух задач разные. Интересно, сказал бы кто нибудь что нибудь полезное по этой теме...  

[karachun 2 038]

22 минуты назад, Orchestra2603 сказал:

этот момент не понял. 50-10% по сравнению с экспериментом?

Здесь имелась в виду сеточная сходимость, сходимость по жесткости. На очень грубой сетке можно сильно ошибиться или вообще потерять некоторые формы.

@FOX88 Вот в этом вебинрае сжато (ну как сжато, на 100 страниц с рекламой) расписано то что мы обсуждаем уже три страницы.

https://www.nafems.org/downloads/North_America/dynamic_fea_april_09/nafems_dynamic_fea_webinar_april_09.pdf

4 минуты назад, Борман сказал:

чтобы что ?

Чтобы размер элемента был на порядок меньше размера "волны". Если взять простую балку или пластину то ее собственные формы высоких порядков будут похожи на синусоиду и расстояние между соседними узловыми точками как раз и будет примерно равно полуволне, определенной для этой частоты. Очевидно что если элемент имеет размер того же порядка или больше чем размер волны то правильно эту собственную частоту не определить. По моему этого достаточно.

[ak762 307]

1 hour ago, karachun said:

работники численного труда

 

 

[ДОБРЯК 602]

16 часов назад, Борман сказал:

Должно чтобы что ?

Просто так мысль вслух.. Сначала ведь в модальнике определяется собственная частота, а уже за ней определяется форма. Требования к сетке у этих двух задач разные. Интересно, сказал бы кто нибудь что нибудь полезное по этой теме...  

Собственная частота и форма в модальнике ) определяются парами. 

На выходе из черного ящика уже отсортированные собственные значения, как правило возрастающие...

Когда сортируют собственные значения, то сортируют и собственные формы.

Так же расчетчик должен знать с какой точностью программа определяет собственные числа и вектора.

[FOX88 8]

Приложила нагрузку 1 см, демфирование 0.02 общая тенденция похожа, но расхождения есть...

 

 

Изменено 11 июня 2020 пользователем FOX88

[ak762 307]

23 hours ago, karachun said:

 

23 hours ago, ДОБРЯК said:

Чем выше собственная частота тем труднее добиться сходимости по сетке...

В полуволну для наивысшей частоты должно помещаться как минимум шесть элементов.

@karachun если сетку можно измерить в мм то как длину волны перевести в мм чтобы сравнить укладываются элементы в полуволну или нет? Если частота это квадратный корень из отношения жескости к массе и жескость имеет размерность Н/м, то в анализе на собственные частоты когда нагрузка не прикладывается мне не понятно как перевести частоту в длину. Или ваш комментарий  был конкретно про гармонический анализ когда всегда прикладывается внешнее возбуждение системы различными факторами

 

 

[karachun 2 038]

3 часа назад, ak762 сказал:

если сетку можно измерить в мм то как длину волны перевести в мм чтобы сравнить укладываются элементы в полуволну или нет?

Длинна волны это скорость звука в данном материале деленная на частоту. Скорость звука можно брать в нужных единицах измерения.

4 часа назад, FOX88 сказал:

Приложила нагрузку 1 см, демфирование 0.02 общая тенденция похожа, но расхождения есть...

Так Вы же сравниваете отклики на разных узлах несимметричной модели между собой, естественно что результаты не будут идентичны. Но надо же сравнивать с экспериментом, или я неправильно понял.

Изменено 11 июня 2020 пользователем karachun

[Jesse 958]

3 часа назад, ak762 сказал:

то как длину волны перевести в мм чтобы сравнить укладываются элементы в полуволну или нет?

а длина волны в чём измеряется по-вашему? в Фарадах?

 

В 10.06.2020 в 12:00, karachun сказал:

В полуволну для наивысшей частоты должно помещаться как минимум шесть элементов.

 

В 10.06.2020 в 12:24, Orchestra2603 сказал:

согласен.. но опять же...  если в пределах элемента укладывается, скажем, 1/5 или 1/10 от длины волны, то этого вполне достаточно, и дальше результаты уже не улучшаются. Соответственно, чем ниже частоты, тем грубее можно лепить сетку. Кроме этого, часто бывает, что на высоких частотах какой-то отдельный кусок конструкции только колеблется, и тогда можно сетку мельчить в той области. Тут, да, надо на формы смотреть.

 

вот вы тут про волны разговариваете.. но ведь каждой форме колебаний соотв-ет своя деформированная форма: для простой прямоугольной балочки из тетраэдров (представим, что мы решаем статическую задачу) для корректного "описания" первой изгибной формы колебаний достаточного двух элементов на толщину. Но для продольной формы колебаний (растяжение - сжатие) достаточно и одного элемента; для высокочастотных изгибных колебаний с большим числом полуволн (когда в статической задаче были б большие более резкие изменения напряжения по пролёту и толщине) - 4/5 элементов на толщину.
Почему такой подход неверен?

 

Вообще, про когда говорят "сходимость" в контексте динамического анализа на основе собственных частот, то на ум почему-то приходит не сеточная сходимость, а сходимость по формам колебаний - сколько форм и частот достаточно для описания отклика и т.д. То бишь может хватить и 6-7 частот, но при увеличении числа мод, участвующих в расчёте отклика колебаний, получим асимптотическую сеточную сходимость по формам колебаний

Изменено 11 июня 2020 пользователем Jesse