Toda estrutura tem a tendência de vibrar em determinadas frequências, chamadas de frequências naturais ou ressonantes. Cada frequência natural está associada a uma determinada forma, chamada de forma modal, que o modelo tende a assumir quando vibra nesta frequência.
Quando uma estrutura está sendo vibrada apropriadamente por uma carga dinâmica com uma frequência que coincide com uma de suas frequência naturais, a estrutura enfrenta grandes deslocamentos e tensões. Esse fenômeno é conhecido como ressonância. Para sistemas não amortecidos, a ressonância causa, teoricamente, um movimento infinito. No entanto, o amortecimento coloca um limite na resposta das estruturas às cargas ressonantes.
Se o seu projeto é sujeito a ambientes dinâmicos, os estudos estáticos não podem ser usados para avaliar a resposta. Os estudos de frequência podem ajudar a evitar ressonância e a projetar sistemas de isolamento de vibração. Eles também são a base para a avaliação de resposta de sistemas dinâmicos lineares onde a resposta de um sistema a um ambiente dinâmico é considerada como sendo igual à somatória das contribuições dos modos considerados na análise.
A ressonância é desejável no projeto de alguns dispositivos.
Um modelo real possui um número infinito de frequências naturais. No entanto, um modelo de elementos finitos possui um número finito de frequências naturais que é igual ao número de graus de liberdade considerados no modelo. Apenas alguns dos primeiros modos são necessários para a maioria das aplicações.
As frequências naturais e suas formas modais correspondentes dependem da geometria, propriedades de material e condições de suporte. Os cálculos das frequências naturais e das formas modais são conhecidas como análise modal, de frequência e de modo normal.
Vídeo: Exemplos de Formas modais (animation of the first few modes of a rectangular plate simply supported along its two short edges).
Efeitos da carga na análise de frequência
Na construção da geometria do modelo, ela é geralmente criada com base na forma original (não deformada) do modelo. Algumas cargas, como o próprio peso da estrutura, estão sempre presentes e podem causar efeitos consideráveis na forma da estrutura e suas propriedades modais. Em muitos casos, este efeito pode ser ignorado porque as deflexões induzidas são pequenas.
As cargas afetam as características modais de um corpo. No geral, cargas compressivas diminuem as frequências ressonantes e cargas de tração as aumentam. Este fato é facilmente demonstrável alterando-se a tensão em uma corda de violino. Quanto maior a tensão, maior a frequência (tom).
Não é necessário definir quaisquer cargas para um estudo de frequência, mas se isto for feito, seu efeito será considerado.
Para incluir o efeito do carregamento nas frequências ressonantes, você precisa usar o solver Direct Sparse. Se sua opção de solver for Automático, o solver Direct Sparse será utilizado se cargas forem definidas para um estudo de frequência.
Cargas dinâmicas
Use estudos de dinâmica linear para calcular a resposta devida a cargas dinâmicas e a excitações de base. O efeito de cargas estáticas sobre as frequências e formas modais não é considerada quando são usados estudos de dinâmica linear.