Пространственный анализ резонансных волновых характеристик кусочно-неоднородных деталей
Ключевые слова:
ВОЛНОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, ЛОКАЛЬНЫЕ КРАЕВЫЕ ЭФФЕКТЫ, СОБСТВЕННЫЕ ЧАСТОТЫ И ФОРМЫ КОЛЕБАНИЙ, СИНГУЛЯРНЫЕ ЗОНЫ, ТОЛЩИННЫЙ РЕЗОНАНС, МЕТОД КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВАннотация
Динамической конечно-элементной модели принадлежит ключевая роль в решении комплексной задачи обеспечения вибропрочности конструкции изделия. Современная вычислительная техника, программные
продукты, испытательно-измерительные комплексы позволяют создать подробную модель конструкции изделия, а на основе эксперимента отстроить и подтвердить ее достоверность. Решение данных задач возможно в современных системах конечно-элементного анализа. Программа ANSYS является одной из самых универсальных, развивающихся и популярных систем конечно-элементного анализа у специалистов, занимающихся автоматизированными инженерными расчетами (CAE, Computer-Aided Engineering). Конечно-элементная модель автомобильной детали является надежным инструментом анализа прочности изделия при изменении условий его эксплуатации, изменениях его конструкции, а также при создании новых изделий подобного класса. Методологическая ценность данного исследования заключается в разработке алгоритма исследования спектра собственных частот и собственных форм колебаний трехмерной призматической детали в окрестности нерегулярных точек границы области и на внутренней границе раздела областей в зависимости от геометрии и упругих параметров стыкуемых областей. Практический интерес представляет качественный и количественный пространственный анализ математических и механических характеристик волнового поля, а также их влияние на прочностные изменения в призматической детали. Объект исследования – кусочно-неоднородная трехмерная призма. При построении алгоритма, в основу расчета определения собственных частот и форм (мод) собственных колебаний проушины положен модальный анализ (определение собственных частот и форм (мод) собственных колебаний). Поставленная задача решалась методом конечных элементов в пакете ANSYS. Метод решения и проведенный модальный анализ помогли установить параметры колебаний призматической детали: было проведено исследование спектра резонансных частот и собственных форм колебаний в зависимости от упругих и геометрических параметров детали определены собственные частоты и формы колебаний. Используя данную методику можно предотвращать возникновение опасных напряжений в конструкциях путем моделирования мероприятий по устранению резонансных частот в модели исследуемой автомобильной детали.
Библиографические ссылки
Ватульян, А. О. Об оценке законов радиальной неоднородности в цилиндрическом волноводе / А. О. Ватульян, В. О. Юров // Акустический журнал. – 2020. – Т. 66, № 2. – С. 119–127.
Вовк, Л. П. Особенности локальной концентрации волнового поля на границе раздела упругих сред / Л. П. Вовк. – Донецк : Норд-Пресс, 2004. – 267 с.
Вовк, Л. П. Анализ спектра резонансных частот неоднородной упругой призматической детали с учетом ее толщины / Л. П. Вовк,
Е. С. Кисель, И. В. Даниленко // Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute. – 2020. – № 3(34). – С. 20–26.
Глушков, Е. В. Гибридная численно-аналитическая схема для расчета дифракции упругих волн в локально неоднородных волноводах /
Е. В. Глушков, Н. В. Глушкова, А. А. Евдокимов // Акустический журнал. – 2018. – Т. 64, № 1. – С. 3–12.
Быков, В. Г. Прохождение через резонанс статически неуравновешенного ротора с «неидеальным» автобалансировочным устройством / В. Г. Быков, А. С. Ковачев // Вестник СПбГУ. Математика. Механика. Астрономия. – 2017. – Т. 4(62), вып. 4. – С. 671–680.
Вильде, М. В. Краевые и интерфейсные резонансные явления в упругих телах / М. В. Вильде, Ю. Д. Каплунов, Л. Ю. Коссович. – Москва : Физматлит, 2010. – 280 c. – ISBN 978-5-9221-1280-2.
Laser-generated Rayleigh wave for width gauging of subsurface lateral rectangular defects / Chuanyong Wang, Anyu Sun, Xiaoyu Yang [et al.] // Journal of Applied Physics. – 2018. – № 124(6) – P. 124–130.
Sinclair, G. B. Stress singularities in classical elasticity-I: Removal, interpretation and analysis / G. B. Sinclair // Applied Mechanics Reviews. – 2004. – Vol. 57, № 4. – P. 251–297.
