NAS102 Декабрь 2001, Стр MSC Moscow MSC Moscow Раздел 13 Анализ отклика на ударное широкополосное воздействие

NAS102 Декабрь 2001, Стр MSC Moscow MSC Moscow Раздел 13. Анализ отклика на ударное широкополосное воздействие СПЕКТР ОТКЛИКА…….……………………………………………… ГЕНЕРИРОВАНИЕ СПЕКТРА ОТКЛИКА.………………………… ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРА....………………………………………… ПРИМЕР 9 (ЧАСТЬ I) – ГЕНЕРИРОВАНИЕ ИСХОДНОГО УДАРНОГО СПЕКТРА………………………………………………… ВХОДНОЙ ФАЙЛ ДЛЯ ПРИМЕРА 9 (ЧАСТЬ I)….………… РЕЗУЛЬТАТЫ РЕШЕНИЯ ПРИМЕРА 9 (ЧАСТЬ I)….….… ПРИМЕР 9 (ЧАСТЬ II) – ПРИМЕНЕНИЕ УДАРНОГО СПЕКТРА……………………...……………………………………… ВХОДНОЙ ФАЙЛ ДЛЯ ПРИМЕРА 9 (ЧАСТЬ II)…..…….… РЕЗУЛЬТАТЫ РЕШЕНИЯ ПРИМЕРА 9 (ЧАСТЬ II)...……

NAS102 Декабрь 2001, Стр MSC Moscow MSC Moscow Спектр отклика q Спектр отклика показывает максимальное значение отклика системы с одной степенью свободы (СС) как функции ее резонансной частоты.

NAS102 Декабрь 2001, Стр MSC Moscow MSC Moscow Спектр отклика q Максимум отклика каждой системы с одной СС вычисляется по соответствующей зависимости X(t).Базовое перемещение U B вычисляется по силе, прикладываемой к ней, или является вынужденным ее перемещением. Пример.Перемещение почвы при землетрясении прикладывается к электростанции. Вычисляется спектр отклика на полу и используется для разработки оборудования (машин, трубопроводов). q Неявно предполагается, что массы осцилляторов пренебрежимо малы по сравнению с большой колеблющейся массой, что исключает действие первых на вторую. Следовательно, анализ на спектральное воздействие не связан с анализом переходного процесса.

NAS102 Декабрь 2001, Стр MSC Moscow MSC Moscow Спектр отклика q Анализ выполняется для различных величин демпфирования с целью получения семейства зависимостей. Демпфирование действует на осцилляторы, а не на основание. q Максимальное значение отклика X(t) вычисляется для каждого осциллятора. Также вычисляется максимальное относительное перемещение каждого осциллятора и основания. q Относительные скорости и абсолютные ускорения вычисляются по относительным перемещениям q Полезные результаты - Xr, Xr, and X. Спектр, использующийся при расчетах, обычно представляется в этих величинах

NAS102 Декабрь 2001, Стр MSC Moscow MSC Moscow Спектр отклика

NAS102 Декабрь 2001, Стр MSC Moscow MSC Moscow Спектр отклика

NAS102 Декабрь 2001, Стр MSC Moscow MSC Moscow Спектр отклика q При очень низких частотах осциллятора q При очень высоких частотах осциллятора q Приблизительные соотношения между X r, Xr, and X не справедливы на очень высоких и очень низких частотах и при большом демпфировании. q Заметим, что вычисляются только амплитуды отклика, но не фазовые характеристики....

NAS102 Декабрь 2001, Стр MSC Moscow MSC Moscow Спектр отклика q Спектр отклика может вычисляться при любом типе анализа переходного процесса (например, SOL 109, SOL 112). q Результаты анализа переходного процесса для выбранной СС используются в качестве исходных данных для вычисления спектра отклика. q Дополнительную информацию можно найти в MSC.Nastran Advanced Dynamics Users Guide.

NAS102 Декабрь 2001, Стр MSC Moscow MSC Moscow Генерирование спектра отклика Необходимые операторы qExecutive Control Section SOL – необходимый для анализа переходного процесса (например, SOL 109) qCase Control Section XYPLOT SPECTRALВычисление значений спектра XYPUNCH SPECTRALПечать значений спектра q Пример: XYPUNCH ACCELERATION SPECTRAL 1/1(T1RM) Оператор XYPLOT вычисляет набор абсолютных величин (RM) спектра ускорений по значениям записи 1 в операторе DTI,SPSEL с использованием перемещений узла 1 в X направлении (T1).

NAS102 Декабрь 2001, Стр MSC Moscow MSC Moscow Генерирование спектра отклика qBulk Data Section PARAM,RSPECTRA,0Инициализация вычисления спектра DTI,SPSELЗадание частот и значений демпфирования осцилляторов FREQИспользуется для задания частот и значений демпфирования (по одному оператору FREQi) äПример:

NAS102 Декабрь 2001, Стр MSC Moscow MSC Moscow Применение спектра Возможно с помощью SOL 103 äАнализ переходного процесса для бедных. Полученныйисходный спектр используется для вычисления отклика каждой моды исследуемой конструкции. äОтклики мод динамической системы комбинируются для получения отклика всей системы (при этом, однако, не учитываются, поскольку не известны, сдвиги по времени между откликами мод). äПредусматривается три метода комбинирования модальных откликов: ABS, SRSS, NRL.

NAS102 Декабрь 2001, Стр MSC Moscow MSC Moscow Применение спектра Процедура äВ модели анализируемой конструкции степени свободы, соответствующие входным точкам, должны быть указаны в операторе SUPORT. äС этими степенями свободы должны быть сопряженыбольшие массы (обычно в раз больше, чем масса конструкции). äОпределяются моды системы (частота 0 Гц должна быть включена в исследуемый диапазон). Степени свободы, указанные в операторе SUPORT, д.б. не закреплены. äТакая модель – идеализация прикрепления исследуемой конструкции с относительно малой массой к большой воздействующей структуре (основанию).

NAS102 Декабрь 2001, Стр MSC Moscow MSC Moscow Применение спектра q Моды с частотой 0 Гц (Dm) аппроксимируют квазистатические перемещения исследуемой конструкции. q Фактор участия (Participation Factors - PF) вычисляется как = T MD m где – матрица упругих собственных векторов qPF используется совместно со спектром при вычислении отклика каждой моды исследуемой конструкции. q Вычисление результатов (перемещений, напряжений, сил и т.д.) производится для каждой моды на основе максимума ее отклика. q Затем эти величины комбинируются в соответствие с выбранным методом (ABS, SRSS, NRL) и выводятся.

NAS102 Декабрь 2001, Стр MSC Moscow MSC Moscow Применение спектра qX r, отклик осциллятора с одной степенью свободы, вычисляется в результате решения уравнения q Переходной процесс м.б. определён по формуле Метод ABSOLUTE где i – номер моды r – индекс направления

NAS102 Декабрь 2001, Стр MSC Moscow MSC Moscow Применение спектра Метод SRSS где осредненное значение максимума модальной амплитуды равно Метод NRL где - максимальное значение модальной амплитуды

NAS102 Декабрь 2001, Стр MSC Moscow MSC Moscow Применение спектра Необходимые операторы qExecutive Control Section SOL 103 qCase Control Section SDAMPИнициирование оператора TABDMP1 DLOADЗадание входного спектра METHODЗадание метода решения собственной задачи q Пример METHOD = 1Инициирование оператора EIRD(L),1,… в Bulk Data Section (диапазон должен включать 0 Гц) SDAMP = 1Инициирование оператора TABDMP1,1,… (модальное демпфирование) DLOAD = 1Инициирование оператора DLOAD,1,… в Bulk Data Section, задающего приложение спектра к степеням свободы, указанным в операторе SUPORT

NAS102 Декабрь 2001, Стр MSC Moscow MSC Moscow Применение спектра qBulk Data PARAM,SCRSPEC,0Инициализация расчета спектрального отклика DLOADЗадание спектра и СС, к которым приложено воздействие DTI,SPECSELЗадание спектра, подтверждение соответствующего демпфирования TABLED1Задание амплитуды спектра SUPORTЗадание мест приложения спектрального воздействия TABDMP1Задание модального демпфирования в конструкции PARAM,OPTIONЗадание метода комбинирования модальных результатов

NAS102 Декабрь 2001, Стр MSC Moscow MSC Moscow Применение спектра q Пример входного файла

NAS102 Декабрь 2001, Стр MSC Moscow MSC Moscow Применение спектра

NAS102 Декабрь 2001, Стр MSC Moscow MSC Moscow Пример 9 (Часть I) Генерирование исходного ударного спектра Сгенерируйте исходный ударный спектр для исследования нагружения пластины под действием синусоидального импульса в 2,0 дюйм/с 2, прикладываемого к ее защемленному ребру. Расчетные значения демпфирования: 0, 0,02 и 0,04 от критического.

NAS102 Декабрь 2001, Стр MSC Moscow MSC Moscow Входной файл для Примера 9 (Часть I) ID SEMINAR, PROB9a SOL 109 TIME 30 CEND TITLE= TRANSIENT RESPONSE SUBTITLE= USING DIRECT TRANSIENT METHOD LABEL= SHOCK SPECTRUM CALCULATION ECHO= UNSORTED SPC= 100 SET 111= 3000 DISPLACEMENT (SORT2)= 111 $ AT LEAST DISP AND VEL MUST APPEAR VELOCITY (SORT2)= 111 ACCELERATION ()= 111 DLOAD= 500 TSTEP= 100 $ OUTPUT (XYPLOT) $ $ SHOCK RESPONSE IS ONLY AVAILABLE IN PLOT OR PUNCH OUTPUT. THEREFORE, $ THE OUTPUT(XYPLOT) SECTION OF THE CASE CONTROL MUST BE USED. $ XGRID=YES YGRID=YES XYPLOT ACCE / 3000(T1) XLOG= YES YLOG= YES $ $ RELATIVE SHOCK RESPONSES ARE CONTAINED IN $IMAGINARY/PHASE $ COMPONENTS OF THE OUTPUT $ ABSOLUTE SHOCK RESPONSES ARE CONTAINED IN THE REAL/MAGNITUDE $ COMPONENTS OF THE OUTPUT $ XTITLE= FREQUENCY (CYCLES/SEC) YTITLE= RELATIVE DISPLACEMENT XYPLOT DISP SPECTRAL 1 / 3000 (T1IP) YTITLE= RELATIVE VELOCITY XYPLOT VELOCITY SPECTRAL 1 / 3000 (T1IP) YTITLE= ABSOLUTE ACCELERATION XYPLOT ACCELERATION SPECTRAL 1 / 3000 (T1RM) $ $ PUNCH SHOCK SPECTRUM FOR LATER USE $ XYPUNCH ACCELERATION SPECTRAL 1 / 3000(T1RM) $ BEGIN BULK $ $ DEFINE GRID POINT $ GRID, 3000,,0.,0.,0.,,23456

NAS102 Декабрь 2001, Стр MSC Moscow MSC Moscow Входной файл для Примера 9 (Часть I) $ $ DEFINE MASS $ CMASS2, 100, 1.0, 3000, 1 $ $ APPLY LOADING TO MASS $ TLOAD2, 500, 600,, 0, 0., 0.004, 250., -90. $ DAREA, 600, 3000, 1, 1. $ $ SPECIFY INTEGRATION TIME STEPS $ TSTEP, 100, 100, 4.0E-4, 1 $ $ PARAMETER TO CALCULATE SHOCK SPECTRUM $ PARAM, RSPECTRA, 0 $ $ SPECIFY FREQUENCY AND DAMPING VALUES FOR $ THE SDOF OSCILLATORS AT GRID 3000 $ DTI, SPSEL, 0 DTI, SPSEL, 1, 111, 222, 3000 $ 1= SUBCASE = DAMPING = FREQUENCIES = GRID NUMBER $ $ DAMPING INFORMATION FOR OSCILLATORS $ FREQ, 111, 0., 0.02, 0.04 $ $ NATURAL FREQUENCIES OF OSCILLATORS $ FREQ1, 222, 20., 20., 49 $ ENDDATA

NAS102 Декабрь 2001, Стр MSC Moscow MSC Moscow Результаты решения Примера 9 (Часть I)

NAS102 Декабрь 2001, Стр MSC Moscow MSC Moscow Результаты решения Примера 9 (Часть I)

NAS102 Декабрь 2001, Стр MSC Moscow MSC Moscow Результаты решения Примера 9 (Часть I)

NAS102 Декабрь 2001, Стр MSC Moscow MSC Moscow Результаты решения Примера 9 (Часть I)

NAS102 Декабрь 2001, Стр MSC Moscow MSC Moscow Пример 9 (Часть II) Применение ударного спектра Примените ударный спектр, вычисленный в Части I, и просуммируйте отклики, используя метод SRSS. Используйте моды конструкции с частотой до 1000 Гц и демпфирование 0,03 от критического.

NAS102 Декабрь 2001, Стр MSC Moscow MSC Moscow Входной файл для Примера 9 (Часть II) ID SEMINAR, PROB9b SOL 103 TIME 30 CEND TITLE= RESPONSE SPECTRUM ANALYSIS SUBTITLE= USING CALCULATED SHOCK RESPONSE LABEL= SHOCK WILL BE INPUT IN Z DIRECTION ECHO= UNSORTED SET 111= ALL DISPLACEMENT= 111 SPC= 200 SUBCASE 1 METHOD= 100 SDAMP= 200 DLOAD= 500 $ BEGIN BULK $ $ PLATE MODEL DESCRIBED IN NORMAL MODES EXAMPLE $ INCLUDE plate.bdf PARAM,COUPMASS,1 PARAM,WTMASS, $ $ BOUNDRY CONDITIONS FOR CLAMPED MODES $ SPC1, 200, 1245, 1, 12, 23, 34, 45 $ $ $ PLACE BIG FOUNDATION MASS (BFM) AT BASE $ TO STIMULATE CLAMPED MODES $ CMASS2, 110, 1000., 23, 3 $ $ RBE MASS TO REMAINING BASE POINTS $ RBE2, 101, 23, 3, 1, 12, 34, 45 $ $ SUPORT CARD TO IDENTIFY EXCITATION DOFS $ SUPORT, 23, 3 $ $ EIGENVALUE EXTRACTION $ MUST BE MASS NORMALIZED (DEFAULT) $ eigrl,100,0.,1000. $ $ TABLE TO SPECIFY DAMPING FOR USE IN THE ANALYSIS $ TABDMP1, 200, CRIT,, 0., 0.03, 1000., 0.03, ENDT $ $ SPECIFICATION OF SHOCK SPECTRUM TO BE USED $ DLOAD, 500, 1.0, 2.0, 1 $ $ DLOAD, ID, OVERALL SCALE, SCALE FOR R-SET DOF# 1, SHOCK TABLE FOR $DOF# 1, $ SCALE FOR R-SET DOF# 2, SHOCK TABLE FOR DOF# 2, ETC. $

NAS102 Декабрь 2001, Стр MSC Moscow MSC Moscow Входной файл для Примера 9 (Часть II) $ $ SELECT SHOCK RESPONSE CALCULATION $ PARAM, SCRSPEC, 0 $ $ SELECT SUMMATION OPTION $ PARAM, OPTION, SRSS $ $ MODAL FREQUENCY RANGE CAN BE SELECTED USING PARAM, LFREQ, 0.1 PARAM, HFREQ, $ $ SPECIFICATION FOR SHOCK TABLES $ DTI, SPECSEL, 0 DTI, SPECSEL, 1,, A, 2, 0., 3, 0.02,, 4, 0.04, ENDREC $ $ DTI, SPECSEL, SHOCK TABLE NUMBER,, [(A)CCELERATION, (V)ELOCITY, OR (D)ISP], $ TABLED1 POINTER, DAMPING FOR TABLE, ETC. $ $ PUNCH OUTPUT FOR SHOCK SPECTRUM CALCULATION $ $ ACCE $ E+00 $ TABLED

NAS102 Декабрь 2001, Стр MSC Moscow MSC Moscow Входной файл для Примера 9 (Часть II) ENDT $ACCE $ E-02 TABLED ENDT $ACCE $ E-02 TABLED ENDT $ ENDDATA

NAS102 Декабрь 2001, Стр MSC Moscow MSC Moscow Результаты решения Примера 9 (Часть II) 1 RESPONSE SPECTRUM ANALYSIS APRIL 21, 1998 MSC.Nastran 4/20/98 PAGE 11 USING CALCULATED SHOCK RESPONSE 0 SHOCK WILL BE INPUT IN Z DIRECTION SUBCASE 1 R E A L E I G E N V A L U E S MODE EXTRACTION EIGENVALUE RADIANS CYCLES GENERALIZED GENERALIZED NO. ORDER MASS STIFFNESS E E E E E E E E E E E E E E E E+07 1 RESPONSE SPECTRUM ANALYSIS APRIL 21, 1998 MSC.Nastran 4/20/98 PAGE 12 USING CALCULATED SHOCK RESPONSE 0 SHOCK WILL BE INPUT IN Z DIRECTION SUBCASE 1 ^^^ USER INFORMATION MESSAGE 9047 (POSTREIG) - SCALED RESPONSE SPECTRA FOR RESIDUAL STRUCTURE ONLY 1 RESPONSE SPECTRUM ANALYSIS APRIL 21, 1998 MSC.Nastran 4/20/98 PAGE 13 USING CALCULATED SHOCK RESPONSE 0 SHOCK WILL BE INPUT IN Z DIRECTION SUBCASE 1 0 MATRIX FN (GINO NAME 101 ) IS A DB PREC 1 COLUMN X 3 ROW RECTANG MATRIX. 0COLUMN 1 ROWS 1 THRU ROW 1) D D D+02 0THE NUMBER OF NON-ZERO TERMS IN THE DENSEST COLUMN = 3 0THE DENSITY OF THIS MATRIX IS PERCENT. 1 RESPONSE SPECTRUM ANALYSIS APRIL 21, 1998 MSC.Nastran 4/20/98 PAGE 14 USING CALCULATED SHOCK RESPONSE 0 SHOCK WILL BE INPUT IN Z DIRECTION SUBCASE 1 0 PSIT POINT VALUE POINT VALUE POINT VALUE POINT VALUE POINT VALUE COLUMN 1 23 T E-02 COLUMN 2 23 T E-13 COLUMN 3 23 T E-02 1 RESPONSE SPECTRUM ANALYSIS APRIL 21, 1998 MSC.Nastran 4/20/98 PAGE 15 USING CALCULATED SHOCK RESPONSE 0 SHOCK WILL BE INPUT IN Z DIRECTION SUBCASE 1 U S E T D E F I N I T I O N T A B L E ( I N T E R N A L S E Q U E N C E, R O W S O R T ) R DISPLACEMENT SET = SCALED SPECTRAL RESPONSE, SRSS OPTION, DLOAD = 500 CLOSE = 1.00

NAS102 Декабрь 2001, Стр MSC Moscow MSC Moscow Результаты решения Примера 9 (Часть II) PARTIAL OUTPUT FILE FOR PROBLEM #9 (PART II) (Cont.) 1 RESPONSE SPECTRUM ANALYSIS APRIL 21, 1998 MSC.Nastran 4/20/98 PAGE 16 USING CALCULATED SHOCK RESPONSE 0 SHOCK WILL BE INPUT IN Z DIRECTION SUBCASE 1 0 MATRIX UHVR (GINO NAME 101 ) IS A REAL 3 COLUMN X 3 ROW SQUARE MATRIX. 0COLUMN 1 ROWS 1 THRU ROW 1) E E E-10 0COLUMN 2 ROWS 1 THRU ROW 1) E E E-06 0COLUMN 3 ROWS 1 THRU ROW 1) E E E-02 0THE NUMBER OF NON-ZERO TERMS IN THE DENSEST COLUMN = 3 0THE DENSITY OF THIS MATRIX IS PERCENT. 1 RESPONSE SPECTRUM ANALYSIS APRIL 21, 1998 MSC.Nastran 4/20/98 PAGE 17 USING CALCULATED SHOCK RESPONSE 0 SHOCK WILL BE INPUT IN Z DIRECTION SUBCASE 1 TIME = E+00 D I S P L A C E M E N T V E C T O R POINT ID. TYPE T1 T2 T3 R1 R2 R3 1 G E G E E E E E G E E E E E G E E E E E G E E E E E G E E E E E G E E E E E G E E E E E G E E E E E G E E E E E G E E E E E G E E E E E G E E E E E-06.0

NAS102 Декабрь 2001, Стр MSC Moscow MSC Moscow