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Analyse de fréquence dynamique

Calculez les fréquences naturelles de votre structure dans Structural 3D

Analyse de fréquence dynamique, ou analyse modale, est nécessaire pour déterminer les fréquences naturelles (ou fréquences de résonance) d'une structure afin de prédire sa réponse maximale. Lorsqu'une charge de vibration appliquée à la structure correspond à la fréquence naturelle, cela peut être dangereux entraînant la destruction du système.

Contribution

Les utilisateurs peuvent facilement ajouter des masses nodales, en convertissant simplement leurs charges statiques existantes en masses nodales. SkyCiv Structural 3D calculera automatiquement les masses nodales (en fonction de vos groupes de charge) et les appliquer à la structure, afin que votre modèle puisse être analysé pour les effets de fréquence dynamiques. Commencer, Cliquez sur Masses nodales dans le menu de gauche. Les utilisateurs peuvent convertir des masses nodales à partir de charges existantes. Voici un exemple de cas où un utilisateur clique Convertir les charges sous le Masses nodales contribution:

masses modales dans le logiciel d'analyse 3D structurelle skyciv

Cela permet aux utilisateurs d'ajouter des groupes de charge et de les convertir en masses modales, donnant à l'utilisateur un contrôle total sur les charges incluses, avec commandes pour les directions de masse et les facteurs.

Les utilisateurs peuvent également spécifier leurs propres masses nodales à n'importe quel nœud en entrant dans le X,ET,Z valeurs de masse de translation et de rotation:

analyse de fréquence entrée structurelle 3d

Analyse de fréquence dynamique

L'analyse de fréquence dynamique SkyCiv calcule les fréquences propres les plus basses de la structure, en résolvant l'équation des valeurs propres ci-dessous. Dans une analyse statique, nous supposons que le système ne dépend pas du temps. En analyse dynamique, il y a une dépendance temporelle.

Au cours de l'analyse de fréquence dynamique, nous résolvons les formes de mode et les fréquences sous vibration. Plus précisément, nous résolvons la fréquence vibratoire (cycles par seconde) et période (le temps nécessaire pour terminer un cycle) pour chaque forme modale de la structure.

La formule suivante représente les calculs effectués par le Structural 3D lors d'une analyse de fréquence:

[M][U¨]+[K][U]=[0][M][U¨]+[K][U]=[0]

[M] = Matrice de masse,
[U] = accélération
[U¨] est la double dérivée du déplacement par rapport au temps,
[K] est la matrice de rigidité de la structure.

Ici, l'équation n'est pas résolue, mais il est plutôt réduit à un problème général de valeurs propres. Où λλ = valeurs propres

[M][U]λ+[K][U]=[0][M][U]λ +[K][U]=[0]

Les valeurs propres résultantes sont les fréquences de la structure tandis que les vecteurs propres sont les formes de mode. Une fréquence ou un mode plus bas signifie moins de cycles par seconde et donc une oscillation plus lente.

Affichage des résultats

Une fois l'analyse dynamique de fréquence terminée, les utilisateurs peuvent consulter les résultats de plusieurs formes de mode. Sélectionnez simplement la forme du mode, et la structure s'animera pour montrer la forme du mode. Les utilisateurs peuvent également consulter les valeurs de fréquence et de période pour tous les modes de la structure. Voici un exemple de l'animation et des résultats:

résultats d'analyse dynamique de fréquence tels que calculés dans le logiciel d'analyse structurelle skyciv

Les utilisateurs reçoivent également un ensemble tabulé de résultats pour chaque mode, y compris la fréquence naturelle et la période. Donc par exemple, dans le modèle ci-dessus, nous avons la fréquence et la période de chaque résultat (note pour la simplicité, seulement le premier 10 les modes ont été générés – cela peut être contrôlé sous Paramètres):
résultats-d'analyse-dynamique-de-fréquence-dans-les-modes-logiciels-d'analyse structurelle-pont-final

aditionellement, les résultats de la participation de masse modale d'une structure, et ses modes peuvent être revus en cliquant sur le Participation de masse languette. Le facteur de participation de masse représente la quantité de masse associée à la fréquence ou au mode de vibration spécifique. Cela permet essentiellement à l'utilisateur de voir dans quelle mesure la masse de la structure est excitée avec le mode donné. Donnant ainsi un aperçu de la réponse de la structure: plus le facteur de participation de masse est grand, plus il est important pour la réponse globale.

analyse-de-fréquence-dynamique-résultats-dans-logiciel-d'analyse-structurelle-participation-de-masse-bridg

Dans l'exemple d'animation ci-dessus (la structure du pont), vous pouvez voir que le pont se déplace / vibre UNIQUEMENT le long des directions x et y pour ce mode (Mode 2), donc à partir de ça, on a 0 facteurs de participation dans la direction z (de côté). Lorsqu'il s'agit de facteurs de participation de masse relativement petits, l'utilisateur doit toujours faire preuve de jugement technique et analyser les effets de ces modes de vibration. La plupart des codes du bâtiment exigent au moins 90% participation de masse cumulée pour l'analyse.

 

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