ÖZET
Çoklu Gövde Dinamiği (MBD) kullanırken çözülmesi çok uzun sürmeyecek bir model kurmak önemlidir. Bunu başarmak için rijit cisimlerin kullanılması en iyi yaklaşımdır. Ansys Motion'da bazı esnek parçalar gerekli olduğunda gövdelerdeki gerilimi hesaplamak için iki seçenek vardır: Tam Sonlu Eleman formülasyonunu kullanan Nodal yaklaşımı ve modal doğrusal genişlemeyi kullanan Modal yaklaşımı. Bu blog, stres sonuçlarındaki farklılıkları belirlemek için bu iki metodolojiyi karşılaştırmaktadır.
Modal ve Nodal analiz.
Çözücü, Nodal yaklaşımını kullanarak, model içindeki maksimum Serbestlik Derecesini (DOF) ve matris boyutunu içeren tam FEA hesaplamasını gerçekleştirecektir. Öte yandan, modal yaklaşım deformasyon vektörünü varsayar sen bir dizi mod şeklinin doğrusal olarak birleştirilmesiyle temsil edilir.
Ölçek faktörleri veya genlikler A modal koordinatlar denir ve Ψ bir mod şekilleri kümesidir.
Bir deformasyonun şu şekilde oluşturulabileceğini görebiliriz:
Daha sonra çözücü ilk önce esnek parçalar için modal analiz hesaplayacak ve hesaplanan modları modeli çözmek için kullanacaktır. Bu durumda DOF sayısı önemli ölçüde azalacaktır. Bu metodoloji yalnızca doğrusal modellere uygulanabilir.
Hareket modeli.
Bu örnekte, hidrolik aktüatörleri kopyalamak için çeşitli bağlantılar ve hareket fonksiyonları kullanılarak bir hidrolik ekskavatör düzeneği simüle edilmiştir. Taşıdığı ağırlığı simüle etmek için kepçeye bir yük uygulanır. Model farklı yaklaşımlar kullanılarak çözülmüştür. Başlangıçta, temel bir çözüm süresi oluşturmak için katı cisimler kullanılır. Daha sonra ikinci bir model, düğüm yaklaşımı kullanan 5 esnek gövdeyi içerir. Son olarak, son model de esnek gövdeleri kullanıyor ancak tam FEA düğüm hesaplamaları yerine modal bir çözüm kullanıyor.
Rijit gövde modeli için hesaplama süresi bir saniyenin altındadır. Ancak bu model herhangi bir gerilim veya gerinim sonucu vermemektedir.
Nodal yaklaşımını kullanırken, bir çözüm elde etmek için 47k'den fazla DOF ve 271 saniye vardır.
Modal esnek gövdeler kullanılarak yapılan analizde yaklaşık 200 DOF bulunur ve yaklaşık 5 saniye sürer. Bu, tam FEA hesaplamaları ile önemli bir farktır.
Stres sonuçları.
Farklı zaman adımları sırasındaki eşdeğer stres esas olarak her iki modelde de aynıdır. Nodal modeli için (sağ taraf) ulaşılan maksimum değer 6,80 saniyede 112,08MPa, Modal için ise 6,72 saniyede 111,96'dır. Gerilme farkı %0,107'dir.
EK AÇIKLAMALAR
Her gövde modal genişletmesi için kullanılan maksimum mod sayısını kontrol edebilir ve çözümün kalitesini artırmak için ilk mod şekillerinin nasıl bastırıldığını görebilirsiniz.
ÖNERİLER
Modal gövdeler için doğrusal olmayan malzemelerin kullanılması mümkün değildir. Bu tekniğin yalnızca küçük deformasyonların ve doğrusal malzeme varsayımlarının geçerli olduğu durumlarda kullanılması önemlidir.
SONUÇLAR
Modal gövde yaklaşımı, hızlı bir şekilde çözüm bulmak ve genel gerilim durumlarını doğrulamak için kullanışlıdır. Doğrusal malzemelerin her özel durumda uygulanabilir olup olmadığı belirlendikten sonra kullanıcılar, gerekirse Nodal analizine geçebilirler.
Bu yöntemi kullanarak tasarruf edilen zaman, ön tasarım aşamasında çok önemli olabilir. Kullanıcılar çeşitli senaryoları test edebilir ve en umut verici olanları belirledikten sonra tam düğüm modeline geçebilirler.