Calcule as frequências naturais de sua estrutura em 3D estrutural

Análise de Frequência Dinâmica, ou análise modal, é necessário para determinar as frequências naturais (ou frequências ressonantes) de uma estrutura, a fim de prever sua resposta máxima. Quando uma carga de vibração aplicada à estrutura corresponde à frequência natural, pode ser perigoso levando à destruição do sistema.

Entrada

Os usuários podem adicionar massas nodais facilmente, simplesmente convertendo suas cargas estáticas existentes em massas nodais. SkyCiv Structural 3D calculará automaticamente as massas nodais (com base em seus grupos de carga) e aplicá-los à estrutura, para que seu modelo possa ser analisado para efeitos de frequência dinâmica. Para iniciar, clique Massas nodais no menu esquerdo. Os usuários podem converter massas nodais de cargas existentes. Aqui está um exemplo de quando um usuário clica Converter cargas debaixo de Massas nodais entrada:

Isso permite que os usuários adicionem grupos de carga e os convertam em massas modais, dando ao usuário controle total de quais cargas estão incluídas, com controles para direções de massa e fatores.

Os usuários também podem especificar suas próprias massas nodais em qualquer nó, digitando no X,Y,Valores de massa Z translacional e rotacional:

Análise de Frequência Dinâmica

A análise de frequência dinâmica SkyCiv calcula as frequências próprias mais baixas da estrutura, resolvendo a equação do valor próprio abaixo. Em uma análise estática, estamos assumindo que o sistema não depende do tempo. Em análise dinâmica, existe uma dependência do tempo.

Durante a análise de frequência dinâmica, estamos resolvendo as formas e frequências modais sob vibração. Especificamente, resolvemos a frequência vibracional (ciclos por segundo) e ponto final (o tempo necessário para completar um ciclo) para cada forma modal da estrutura.

A fórmula a seguir representa os cálculos realizados pelo Structural 3D durante uma análise de frequência:

[M][você¨]+[K][você]=[0]

[M] = Matriz de massa da estrutura,

[K] = Matriz de rigidez da estrutura,

[você] = deslocamento,

[você¨] é a derivada dupla do deslocamento em relação ao tempo (ou seja. aceleração).

Aqui, a equação não está resolvida, mas sim é reduzido a um problema geral de autovalor. Onde λ = autovalores

[M][você]λ+[K][você]=[0]

Os autovalores resultantes são as frequências da estrutura, enquanto os autovetores são as formas de modo. Uma frequência ou modo mais baixo significa menos ciclos por segundo e, portanto, oscilação mais lenta.

Exibição de resultados

Assim que a Análise Dinâmica de Frequência for concluída, os usuários podem revisar os resultados de várias formas de modo. Basta selecionar a forma do modo, e a estrutura será animada para mostrar a forma do modo. Os usuários também podem revisar os valores de frequência e período para todos os modos da estrutura. Aqui está um exemplo de animação e resultados:

Os usuários também recebem um conjunto tabulado de resultados para cada modo, incluindo a frequência natural e o período. Então por exemplo, no modelo acima temos a frequência e período de cada resultado (nota para simplificar, apenas o primeiro 10 modos foram gerados – isso pode ser controlado sob Configurações):

Além disso, os resultados modais de participação em massa de uma estrutura, e seus modos podem ser revistos clicando no botão Participação em massa aba. O fator de participação em massa representa a quantidade de massa associada com a frequência específica ou modo de vibração. Essencialmente permite ao usuário ver quanto da massa da estrutura é excitada com o modo dado. Fornecendo assim insights sobre a resposta da estrutura: quanto maior o fator de participação em massa, maior é a importância para a resposta geral.

No exemplo de animação acima (a estrutura da ponte), você pode ver que a ponte se move/vibra APENAS nas direções x e y para este modo (Modo 2), então a partir disso, s/h 0 fatores de participação dentro da direção z (de lado). Ao lidar com fatores de participação em massa relativamente pequenos, o usuário deve sempre exercer julgamento de engenharia e analisar os efeitos desses modos de vibração. A maioria dos códigos de construção exige pelo menos 90% participação em massa cumulativa para análise.