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  Harmonische Analyse: deutliche Unterschiede zwischen MSUP und FULL HARMONIC

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Autor Thema:  Harmonische Analyse: deutliche Unterschiede zwischen MSUP und FULL HARMONIC (2711 mal gelesen)
fosslu580
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ANSYS Workbench 17.0 - Mechanical

erstellt am: 15. Mrz. 2018 13:55    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities


Projektuebersicht.PNG


Frequenzgang.png

 
Hallo verehrte ANSYS-Gemeinde,

ich bin neu hier im Forum und auch eher ein Anfänger was den Umgang mit Ansys Workbench angeht. Ich habe versucht meine Problemstellung über die Suchfunktion zu lösen, bin aber auf keine wirkliche Lösung/Antwort gestoßen.

Hintergrund:

Ich untersuche das Schwingungsverhalten eines Motorprüfstandes (Baugruppe aus Maschinenbett und Winkelhalterung), welcher auf Luftfedern gelagert wird. Für die Lagerung des Maschinenbetts habe ich Federn mit entsprechender Steifigkeit und Dämpfung verwendet. Da mich im wesentlichen das Schwingungsverhalten des Maschinenbetts und der Halterungen interessiert und ich keinen Einfluss auf das Verhalten der Motoren nehmen kann, habe ich die Motoren über externe Punkte/Punktmassen eingesetzt.
Für das System ist eine Modalanalyse durchgeführt worden, mit relativ plausiblen Ergebnissen. Im nächsten Schritt wird eine harmonische Analyse durchgeführt, bei der eine externe Kraft über die externen Punkte angreift. Die Kraft wird über zwei Vektoren definiert, dessen Größen in einer Tabelle hinterlegt sind (simuliert eine Unwucht, für jede Frequenz ist eine bestimmte Größe hinterlegt). Für die Lösung habe ich mir den Frequenzgang der Geschwindigkeit ausgeben lassen.

Zur Problemstellung:

Ich habe bisher als Lösungsmethode für die harmonische Analyse mit vollen Matrizen gerechnet. Nun habe ich aufgrund der Rechenzeit und des enormen Speicherbedarfs mit der Methode der modalen Superposition (in Verbindung mit der Lösung der Modalanalyse) gerechnet.
Im vergleich der beiden Ergebnisse sind deutliche Unterschiede zustande gekommen, die ich mir nicht erklären kann, siehe Anhang.

Fragen:

1. Ist es zulässig diese Form der Anregung in der harmonischen Analyse zu verwenden (tabellarische Daten: für einen bestimmten Frequenzwert eine bestimmte Kraft)?
2. Weshalb unterscheiden sich die beiden Frequenzgänge so sehr?

Vielen Dank schon einmal im voraus!

Viele Grüße

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deepblue
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Simulationsingenieur


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Beiträge: 912
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ANSYS v19.1, Mechanical, Fluent, ICEM CFD
NX 12.0.1
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erstellt am: 20. Mrz. 2018 09:25    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für fosslu580 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo,
ich finde Dein Problem interessant, daher antworte ich einmal - auch wenn ich wahrscheinlich keine Lösung habe.
1. Deine Frequenzantwort sieht so glatt aus, wo sind denn da die Rechenpunkte bzw. welche "Solution Intervals" hast Du eingestellt?
2. Ist Deine Dämpfung für beide Analysen gleich? Gerade bei Mode 14 sieht das nicht so aus. Vielleicht wertest Du die Dämpfung dort einmal aus?
3. Ich bin mir nicht mehr ganz sicher wie das mit dem "Sturm sequence check" genau war. Es ist auf jeden Fall so, das damit überprüft wird, ob alle Eigenmoden gefunden worden sind. Die Solver unterstützen das unterschiedlich (man benötigt eine inverse Steifigkeitsmatrix). Bei der Modalanalyse (Block Lanczos) wird das unterstützt. Bei full harmonic bin ich mir nicht sicher. Aber vielleicht recherchierst Du mal... Oder ein anderer hier gibt noch einen Hinweis.

------------------
Viele Grüße von
Deepblue         

PS: War meine Antwort hilfreich? Dann freu ich mich über Unities 

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fosslu580
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Registriert: 15.03.2018

ANSYS Workbench 17.0 - Mechanical

erstellt am: 20. Mrz. 2018 18:37    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities


Frequenzgang_2.png

 
Hallo deepblue,

danke für die Rückmeldung.

zu 1.
Ich habe für die Lösungsmethode der MSUP die Frequenzbündelung aktiviert und auf den Wert 20 gesetzt. Das hätte ich noch erwähnen müssen, die Punkte sind mit einer Linie verbunden. Ich habe im Anhang ein entsprechendes Bild, das die Rechenpunkte des Frequenzgangs beinhaltet. Für die Berechnung mittels "Full method" ist tatsächlich eine Lösungsintervalle von 2000 Punkten bei einem Wertebereich von 0 bis 500 Hz eingestellt worden, wodurch sich der glatte Verlauf ergibt.
Achtung: Die Anregung wurde reduziert, daher sind in diesem Frequenzgang geringere Schwingungsamplituden zu sehen, die Problematik ist jedoch die selbe. 

zu 2.
Die Modalanalyse wurde mit reduzierter Dämpfung durchgeführt (Eigensolver QRDAMP). In der darauf aufbauenden Frequenzganganalyse nach der Methode MSUP ist ein konstantes Dämpfungsverhältnis von 0,01% angegeben worden, ebenso wie in der davon unabhängigen Frequenzganganalyse nach Full Method.

Können sich die Dämpfungen in den einzelnen Eigenfrequenzen unterscheiden, wenn für beide Analysen das gleiche Dämpfungsverhältnis angegeben wurde?

zu 3.
Danke für den Hinweis, dem werde ich heute Abend nachgehen!

Viele Grüße

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fosslu580
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Student

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Registriert: 15.03.2018

ANSYS Workbench 17.0 - Mechanical

erstellt am: 26. Mrz. 2018 12:55    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Also ich habe das Problem nun an einem vereinfachten Modell eingegrenzt, bis ich den Fehler für die zwei unterschiedlichen Frequenzgänge lokalisiert habe. Allerdings habe ich in der Online-Hilfe noch keinen Nachweis dafür gefunden, der mir die eigentliche Problematik dahinter beschreibt. Vielleicht weiss ja jemand aus dem Forum, wie dieser Effekt zustande kommt.

Ursache für die zwei unterschiedlichen Frequenzgänge:
Für die Anregung habe zwei externe Kraftvektoren an einer Punktmasse definiert und diese jeweils in Z- und Y-Richtung definiert (Y-Richtung mit 90° Phasenversatz).
In der Analyse mit vollen Matrizen wird allerdings nur der zuletzt definierte Kraftvektor berücksichtigt (Y-Richtung).
Wenn ich nun in meiner Analyse mittels modaler Superposition nur den Y-Vektor angreifen lasse, so komme ich auf den identischen Frequenzgang, wie er sich auch für die Analyse nach der FULL-Method ergibt.

Wieso berücksichtigt ANSYS mechanical in der Full Method nur einen Kraft-Vektor?

Bzw. was ich noch getestet habe ist:
Jeweils zwei Kräfte in X-Richtung und zwei in Y-Richtung zu definieren. Für dieses Modell sind in der Full Method beide Kraftvektoren in Y-Richtung berücksichtigt worden, aber keiner in X-Richtung. In der Analyse mit Hilfe der modalen Superposition sind alle vier Kraftvektoren berücksichtigt worden.

Hat jemand vielleicht eine Vermutung, wie es zu diesem Effekt kommt?

Vielen Dank schon einmal im voraus!

Beste Grüße

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