Každá struktura má tendence při určitých frekvencích vibrovat; tyto frekvence se nazývají přirozené nebo rezonanční frekvence. Každá přirozená frekvence je spojena s určitým tvarem zvaným tvar režimu, který model při vibrování v této frekvenci přijímá.
Když je konstrukce buzena dynamickým zatížením s frekvencí, která se shoduje s jednou z přirozených frekvencí, vznikají v ní velká posunutí a napětí. Tento jev se nazývá rezonance. U netlumených systémů rezonance teoreticky způsobuje nekonečný pohyb. Tlumení však reakci struktur omezuje rezonančním zatížením.
Pokud je návrh vystaven dynamickým prostředím, statické studie nemohou reakci vyhodnotit. Frekvenční studie vám pomohou vyhnout se rezonanci a navrhnout systémy s vibrační izolací. Tvoří také základ pro vyhodnocení reakce lineárních dynamických systémů, kde se odezva systému v dynamickém prostředí považuje za rovnou součtu podílů režimů, které se v analýze berou v úvahu.
Rezonance je v návrhu některých zařízení žádoucí.
Skutečný model má nekonečné množství přirozených frekvencí. Model konečného elementu však má konečné množství přirozených frekvencí, které je rovno počtu stupňů volnosti, které se v modelu berou v úvahu. Pro většinu účelů postačí prvních několik režimů.
Přirozené frekvence a odpovídající tvary režimů závisí na geometrii, vlastnostech materiálu a podmínkách podepření. Výpočty přirozených frekvencí a tvarů režimů se nazývají modální a frekvenční analýzy a analýzy v normálním režimu.
Video: Vzorové tvary režimů (animace prvních několika režimů obdélníkové desky podepřené podél svých dvou kratších hran).
Účinek zatížení ve frekvenční analýze
Geometrii modelu obvykle vytváříte podle původního (nedeformovaného) tvaru modelu. Některá zatížení, například vlastní hmotnost konstrukce, jsou vždy přítomná a mohou mít významné účinky na tvar konstrukce a její modální vlastnosti. V mnoha případech lze tento účinek ignorovat, protože vyvolané průhyby jsou malé.
Zatížení ovlivňují modální vlastnosti tělesa. Obvykle zatížení tlakem snižují rezonanční frekvence a zatížení v tahu je zvyšují. Tuto skutečnost snadno znázorňuje změna napětí na houslové struně. Čím větší je napětí, tím větší bude frekvence a tón.
Pro frekvenční studii není nutné definovat žádná zatížení, ale v případě, že to provedete, budou se jejich účinky brát v úvahu.
Chcete-li u rezonančních frekvencí zahrnout účinek zatížení, je nutné použít řešič Direct Sparse. Pokud jsou pro frekvenční studii definována zatížení a řešič je nastaven na automatický, použije se řešič Direct Sparse.
Dynamická zatížení
Pomocí lineárních dynamických studií počítejte reakci na dynamická zatížení a základová buzení.
Účinek zatížení na frekvence a tvary režimů není v lineárních dynamických studiích uvažován, protože jeho výpočet vychází ze stavu modelu bez napětí. Doporučuje se místo toho definovat nelineární dynamickou studii, aby bylo možnost vzít v úvahu veškeré možné účinky zvyšující nebo snižující napětí, které by mohly změnit modální charakteristiky modelu.