[구조해석 기초] 4.Harmonic Response

진동해석(Vibration Analysis) 

- 하중 종류에 따른 분류
1. Harmonic Response(정현파/Sine wave)
2. Response Sectrum(스펙트럼)
3. Random vibration(확률적 스펙트럼, PSD) 

 

1. 이전에 했던 file을 다시 이용하기위해 파일을 불러온다

- Modal table 왼쪽 위에 있는 화살표를 클릭해 Duplicate를 실행한다

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- no를 선택하면 그림과 같이 연결되지 않고 모든 setting값을 가져오는 새로운 module을 생성하게 된다.

: Model과 mode 해석이 필요하기 때문

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- Harmonic Response를 드래그하여 새로 생성한 module의 solution에 놓

으면 engineering data, geometry, model, solution까지 연동이 된다.

(선이 표시가 되면 그대로 가져와서 사용한다는 뜻)
(기존의 solution을 Harmonic Response에서 setup에 이용하는 것을 볼 수있다. 

 

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- 좌측의 model 실행

- 현재 한 쪽이 고정되어 있는 상태로 다른 한쪽이 체결되어있는 상태로 만들기 위해 질량을 추가
- geometry - insert - Point mass : 원하는 point에 질량을 추가하는 기능

- 질량이 추가되면 구형태의 모양이 추가되는 것을 확인 할 수 있다. 

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- mass를 10g을 입력한다.=0.01

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- behavior은 rigid로 설정한다.(나중에)

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- 실제로 볼트나 너트를 체결한 경우 질량중심의 위치가 달라 설정해야한다. => 기존값에 Z방향으로만 +10mm 설정

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- 질량을 추가했기 때문에 mode의 진동수가 달라졌음을 확인 할 수 있다.

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- Harmonic Response - Modal - Modal Environment 에 Modal 이 들어와 있는지 확인

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- Harmonic Response - Modal - Analysis settings
: 주파수의 범위를 선택해 주어야 한다.

1. Frequency Spacing : log scale, linear scale 선택
: 관심있는 주파수 범위에 대해서 주로 해석한다.(값이 아닌)
2. 최대 범위를 1000Hz로 설정한다.(1차 고유진동수가 200대 였기 때문)

3. Solution interval : 몇개의 point로 나눠서 결과를 볼 것인가
: 50개 설정 = 주파수 간격 20Hz

4. Daming Control - Damping ratio
: Damping ratio는 항상 존재하기 때문에 이 값을 넣어 주어야 한다. 
(기계 시스템에서 결합조건이 있다면 3-5%정도 되어 5% 설정) 

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- Harmonic Response - Insert - Acceleration
: 어떤 하중이 어떤 크기로 가해지는지를 넣어준다
1. Geometry : 전체 body를 범위로 지정

 

 

 

2. Defined body - coordinate : 방향과 크기를 좌표로 지정
: 10000mm/s^2 = 10m/s^2 = 1G 정도 값을 대입 

 

 

 

Solving 후 Solution을 보면 50개의 값들이 생성된 것을 확인 할 수있다.

 

 

 

- 앞부분이 변형이 큰 것을 확인했기 때문에 앞부분에 대한 응답을 확인
- Solution - Insert - Frequency Response - Acceleration
: 가속도에 대한 응답함수를 얻을 수 있다. 

- Voltex를 클릭하고 점을 선택한다.
: 이 위치에서 주파수 응답을 볼 것이다.

 

- 방향은 가해준 힘과 같은 방향인 z 방향으로 설정한다. 

 

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Evaluate를 실행하면 2개의 그래프가 나온다.
: 진동수에 대한 Amplitude와 Phase angle을 볼 수있다. 
: amplitude가 가장 큰곳은 mode 1의 진동수 즉 고유진동수와 같다. 

 

 

Result를 보면, amplitude가 최대 일때 진동수는 280Hz 이고 그때의 Phase angle은 128도 정도가 된다는 것을 확인 할 수 있다. 

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- 변형이 얼마나 되었는지 확인하기 위해
1. Solution - Insert - Deformation - Total을 선택한다.

2. Type을 진동수나 set에 관해서 변형을 볼 수 있는데 260Hz에 대한 변형을 보기 위해 Frequency 선택 후 260Hz를 입력한다. 

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* 결과

Evaluate를 실행하면 Total Deformation에서 최대 변위를 확일 할 수 있다.

- Phase angle이 180도 차이나면 방향이 정 반대로 움직이는 것을 알 수 있다.

- Result에서 확인한 Phase angle을 대입하면 변형량이 증가하는 것을 알 수 있다.

=> 같은 진동 주파수에서도 Phase angle에 따른 변형량(응답)이 달라질 수 있다.

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- Frequency of Maximum : Phase angle에 대한 응답이 가장 크게 나오는 주파수를 구한다.

 

 

- Maximum Over Phase : Phase 정보에 대한 가장 높은 응답을 나타내준다.

 

- Maximum Over Phase : 260Hz에서 10도단위로 Phase angle에 대해 응답을 측정하여 위상에 상관없이 응답의 최댓값을 표시한다.

- Phase of maximum : 260Hz에서 가진했을 때 어떤 Phase에서 응답이 가장 크게 나타나는가

 

==> 표를 보는것이 가장 편리

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- Cluster number : https://ko.wikipedia.org/wiki/K-%ED%8F%89%EA%B7%A0_%EC%95%8C%EA%B3%A0%EB%A6%AC%EC%A6%98

k-평균 알고리즘 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전

- Cluster results : Yes

-> 이전의 결과와는 다르게 빠르게 변화하는 구간에서 더 많은 측정을 통해 정확도를 높인 것을 확인 할 수 있다.