Software: FEM - Tutorial - 2D-Komponente - Belastung - Modalanalyse

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Resonanz-Frequenzen mit fixiertem Lochrand

Unsere Lasche wird nach einer Anregung (z.B. mit einem kurzen Schlag) irgendwie vibrieren. Liegen die Frequenzen der Vibration im Hörbereich, so hört man dies infolge der Luftschall-Übertragung z.B. als "Klirren", was in vielen Situationen als störend empfunden wird.

Mittels der sogenannten Modalfrequenz-Analyse kann man die Eigenfrequenzen (Eigenwerte) und die zugehörigen Eigenschwingungsformen (Eigenformen) ermitteln. Die Modalfrequenz-Analyse (oder kurz Modalanalyse) wird deshalb auch Eigenwertanalyse oder Eigenwertproblem genannt:

• Eigenfrequenz eines schwingfähigen Systems ist eine Frequenz, mit der das System nach einmaliger Anregung schwingen kann.
• Eigenform (auch "Schwingungsmode" oder kurz "Mode") bezeichnet die Form der Schwingung bei einer bestimmten Eigenfrequenz. Unsere fest eingespannte Biegefeder ("verschweißt") wird z.B. vertikal, horizontal oder drehend jeweils mit einer anderen Frequenz in Resonanz schwingen. Zusätzlich gibt es dann für jede diese Schwingungsformen noch die Oberwellen.

Um Simulationen der Eigenfrequenzen für unsere Lasche im Fusion 360 durchführen zu können, muss man im Arbeitsbereich Simulation eine neue "Studie" erstellen:

• ERGEBNISSE > Werkzeuge > Ergebnisse fertig stellen führt zurück zur Werkzeugleiste für das EINRICHTEN von Studien.
• EINRICHTEN > Studie > Neue Simulationsstudie bietet nun die Möglichkeit eine Studie für eine Analyse der modaler Frequenzen zu erstellen:
  

Alle zu einem Simulationsmodell definierten Studien beziehen sich auf die gleichen Körper des CAD-Modells und verwenden standardmäßig das Material aus der Konstruktionsumgebung als Studienmaterial. Die anderen Einstellungen für eine Studie sind individuell vorzunehmen (z.B. mittels Werkzeuge > Verwalten > Einstellungen):

Uns interessieren im Beispiel nur die prinzipiell vom Menschen hörbaren Eigenfrequenzen bis 20 kHz:

• "Anzahl der Modi" (Eigenfrequenzen), die maximal innerhalb des gewünschten Frequenzbereiches ermittelt werden, ist standardmäßig 8. Die genaue Anzahl kennen wir noch nicht und müssten diese bei Bedarf noch erhöhen.
• "Geladene Modi berechnen" bedeutet, dass vor der Modalanalyse anhand der vorhandenen Lastfälle der Spannungszustand berechnet wird. Dies ist für unseren unbelasteten Zustand nicht erforderlich.

Bei der Vernetzung und Einspannung orientieren wir uns an der Konfiguration der Studie 1 "Belastung":

• Globale Vernetzung mit einer Elementschicht.
• Lokale möglichst feine Vernetzung der beiden Fasen-Flächen.
• Die feste "Verschweißung" der Lochwand bilden wir durch eine strukturelle Abhängigkeit "Fest" mit der Fixierung aller Freiheitsgrade nach.

===>>> Dieser Abschnitt wird zur Zeit erarbeitet !!!

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