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快速学会一项分析-制动系统的复模态分析-OS-T:1370

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复模态分析在制动系统中是至关重要的,因为它涉及到系统在实际运行中可能出现的振动和噪声问题。制动系统在制动过程中可能会产生尖叫声,这通常与制动器各组成部件动态参数不匹配及摩擦闭环耦合引发的自激振动有关。通过复模态分析,可以识别出制动系统中可能导致不稳定振动的部件和模态,从而针对性地进行结构调整和优化。
复模态分析与实模态分析的主要区别在于阻尼的处理方式。实模态分析通常包括粘性与结构比例阻尼及无阻尼系统,而复模态分析则包括结构阻尼与粘性阻尼。复模态分析能够更准确地描述实际工作条件下的系统动态行为,因为实际系统中总是存在一定程度的阻尼。
此外,复模态分析还可以通过有限元分析软件建立制动系统的模型,并通过仿真来预测系统在特定频率下的振动特性。这对于预防和解决制动尖叫问题至关重要,因为它可以帮助工程师识别和修改可能导致尖叫的设计特征。
在实际工程案例中,复模态分析已经成功应用于解决制动异响问题。例如,通过对制动系统进行复模态分析,发现了系统中的不稳定模态,并通过对摩擦片结构的优化,有效地抑制了制动异响。
因此,复模态分析对于确保制动系统的NVH(噪声、振动和粗糙度)性能和提高整车的舒适性和安全性具有显著的必要性。
在本教程中,对简化的制动系统执行模态特征值分析,以确定摩擦效应是否会导致任何尖叫噪声(不稳定模式)。
在开始之前,请将本教程中使用的文件复 制到您的工作目录。
http://majorv.help.altair.com/minorv/simulation/tutorials/hwsolvers/optistruct/OS-T-1370/brake.zip
简化的制动系统由具有摩擦面和背板的制动片以及接触板组成。它们都使用实体Element进行建模。在刹车片和接触板之间创建弹簧元件(CELAS1) 以测量法向接触力,如图1 所示。焊盘和接触板上的摩擦力与法向接触力成正比。表示接触网格上摩擦力和法向位移之间关系的刚度矩阵项保存在DMIG批量数据文件DMIG.pch中。假设刹车片始终与刹车板完全接触。刹车片的背板和接触板被约束到地面。
图1.模型审查
一、启动HyperMesh并设置OptiStruct用户配置文件
1.启动HyperMesh。
此时将打开User Profile对话框。
2.选择OptiStruct然后单击OK
这将加载用户配置文件。它包括相应的模板、宏菜单和导入阅读器,将HyperMesh的功能缩减为与生成OptiStruct模型相关的功能。
二、导入模型
1.单击File>Import>Solver Deck
导入选项卡将添加到您的选项卡菜单中。
2.对于File type ,选择OptiStruct
3.选择文件图标。    
此时将打开Select OptiStruct文件Browser。
4.选择保存到工作目录的brake.fem文件。
5.单击Open
6.单击Import,然后单击Close以关闭Import选项卡。
三、搭建模型
3.1 创建EIGRL和EIGC卡
在这一步中,采用模态方法求解复特征值问题,与直接提取复模态相比,计算效率更高。该方法首先通过正态模态分析计算实模态。然后,再由真实模态投影所得的子空间上形成了一个复杂的特征值问题,因此该子空间远小于真实空间。在这种情况下,需要定义EIGRL和EIGC卡。
1.在Model Browser中,右键单击并选择Unspecified>Load Step inputs
2.对于Name ,输入eigrl。
3.对于Config type ,选择Real Eigen Value Extraction
4.对于Type ,从下拉菜单中选择EIGRL
5.对于ND,输入20。
需要 20 个实模态来生成用于复特征值分析的降维空间。    
图2.
6.创建另一个名为eigc的load step inputs.。
7.对于Config type ,选择Complex eigen value extraction
8.对于Type ,验证是否已选择默认EIGC。
9.对于NORM,选择MAX。
MAX选项用于归一化特征向量。
10.对于ND0 OPTIONS,从下拉菜单中选择User Defined
11.对于ND0,输入12。
要提取的所需根为12。
3.2 检索摩擦数据并定义分析参数
1.转到Analysis页面,然后单击control cards
2.单击INCLUDE_BULK
3.输入包含文件的名称DMIG.pch。   
4.单击return返回控制卡。
5.单击K2PP
6.在K2PP面板中,设置number_of_k2pps= 1
7.在K2PP= 字段中,输入KF。
KF是DMIG数据条目的名称。
8.单击return并返回控制卡。
从DMIG.pch文件中检索摩擦系数。
9.单击PARAM
10.选中参数G前面的小框。
11.点击[G_V1]并输入0.2 作为结构阻尼系数。
12.选中参数FRIC前面的小框。
13.点击[VALUE],输入0.05。
摩擦系数0.05 用于从DMIG数据输入调整摩擦系数。
14.单击return两次,然后返回到Analysis页面。
3.3 定义模态复特征值分析的Load Step
1.在Model Browser中,右键单击并选择Create > Load Step
2.对于Name ,输入complex_eigen。
3.点击Analysis type并从下拉菜单中选择Complex eigen
4.对于SPC,请单击Unspecified >Loadcol
5.Select Loadcol对话框中,从Load Collector列表中选择SPC,然后单击OK
6.对于CMETHOD,单击Load step inputs >Unspecified。
7.在Select Load step inputs对话框中,从Load step inputs列表中选择eigc,然后单击OK
8.对于METHOD(STRUCT),单击Unspecified>Load step inputs
9.在Select Load step inputs对话框中,从Load step inputs列表中选择eigrl,然后单击OK
四、提交工作
1.在Analysis页面中,单击OptiStruct面板。    
图3.访问OptiStruct面板
2.单击save as
3.Save As对话框中,指定写入OptiStruct模型文件的位置,并在文件名中输入brake_complex
对于OptiStruct求解器模型,建议使用.fem扩展名。
4.单击Save
input file字段显示在Save As对话框中指定的文件名和位置。
5.将导出选项切换设置为all
6.将run options切换设置为analysis
7.将memory options切换设置为memory default
8.单击OptiStruct以启动OptiStruct作业。
如果作业成功,则新的结果文件应位于写入brake_complex.fem的目录中。brake_complex.out文件是查找错误消息的好地方,如果存在任何错误,这些错误消息可以帮助调试输入模型。
五、查看结果
复特征值分析计算结构的复模态。复模态的特征值可以在brake_complex.out文件中找到。可以在HyperView中查看复数特征向量。
1. 在文本编辑器中加载brake_complex.out文件。
复模态包含虚部,虚部代表循环频率;还包含实部,实部代表该模态的阻尼。如果实部为负,那么该模态被认为是稳定的。(对于复特征值分析,这种不稳定的模态在模态编号旁边也会用星号表示)。如果实部为正,那么该模态是不稳定的。复模态的特征值如下所示   
图4.
可以观察到,第7 和第11 模态是不稳定的,而所有其他模态都是稳定的。
通过将PARAM,FRIC因子的值从0.05 设置为0.01 来减小摩擦系数参数,并且所有根都变得稳定。它说明了摩擦系数0.05 和0.01 之间存在一个稳定性阈值。它可以通过重置PARAM、FRIC的比例因子并重新运行模型直到该模式的阻尼值接近零来确定。
2.brake_complex.h3d文件加载到HyperView中,以查看复杂的特征向量。    


来源:TodayCAEer
ACTOptiStructHyperMeshHyperView振动UMNVH控制
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-10-20
最近编辑:1月前
TodayCAEer
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