校验案例 - 模态分析
悬臂梁模态分析
问题说明：考虑一个长、宽、高分别为 l、w、h 的悬臂梁。计算前三种弯曲模式和固有频率。(请注意，仿真结果中包含正交弯曲、扭转和轴向模式。结果比较会将某一封闭成型解决方案中的前三个弯曲模式与对等仿真结果进行比较。)
参考资料：W. T. Thompson, Theory of Vibration with Applications, 2nd Edition, Prentice-Hall, Inc.,Englewood Cliffs, NJ, 1981, pg. 220
材料属性 | 几何属性 |
|---|---|
杨氏模量 E = 70e9 帕 泊松比 ν = 0.35 密度 ⍴ = 2700 kg/m^3 | l = 4 米 w = 0.346 米 h = 0.346 米 |
结果比较 - 仿真质量滑块在默认位置
结果 | 目标 | Creo Simulate | Ansys Discovery Explore | Creo Simulation Live | 百分比误差 |
|---|---|---|---|---|---|
频率模式 1 (Hz) | 17.8 | 17.88 | 17.77 | 17.77 | 0.18 |
频率模式 3 (Hz) | 111.5 | 110.03 | 107.69 | 107.69 | 3.41 |
频率模式 6 (Hz) | 312.1 | 320.22 | 287.35 | 287.38 | 7.92 |
Creo Ansys Simulation 结果比较（默认网格）
结果 | 目标 | Ansys Discovery Refine | Creo Ansys Simulation | 百分比误差 |
|---|---|---|---|---|
频率模式 1 (Hz) | 17.8 | 17.76 | 17.76 | 0.22 |
频率模式 3 (Hz) | 111.5 | 107.65 | 107.65 | 3.45 |
频率模式 6 (Hz) | 312.1 | 287.26 | 287.26 | 7.96 |
简支梁模态分析
问题说明：对于长度为 80 英寸且均匀横截面 A = 4 平方英寸的简支梁，确定其基础频率。
参考资料：W. T. Thompson, Vibration Theory and Applications, 2nd Printing, Prentice-Hall, Inc.,Englewood Cliffs, NJ, 1965, pg. 18, ex. 1.5-1
材料属性 | 几何属性 |
|---|---|
杨氏模量 E = 3e7 psi 泊松比 ν = 0.3 密度 ⍴ = 0.2836 lb/in^3 | 长 = 80 英寸 宽 = 2 英寸 高 = 2 英寸 |
结果比较 - 仿真质量滑块在默认位置
(简化支撑约束近似为 0.125 压印面。)
结果 | 目标 | Creo Simulate | Ansys Discovery Explore | Creo Simulation Live | 百分比误差 |
|---|---|---|---|---|---|
频率模式 1 (Hz) | 28.766 | 28.67 | 30.934 | 30.936 | 7.54 |
Creo Ansys Simulation 结果比较（默认网格）
结果 | 目标 | Ansys Discovery Refine | Creo Ansys Simulation | 百分比误差 |
|---|---|---|---|---|
频率模式 1 (Hz) | 28.766 | 33.492 | 31.177 | 8.38 |
环形板的模态分析
问题说明：三个环形板的装配，具有圆柱形支撑 (固定在径向、切线和轴向方向) - 应用于孔的圆柱形表面。确定前六个固有频率。
参考资料：R. J. Blevins, Formula for Natural Frequency and Mode Shape, Van Nostrand Reinhold Company Inc., 1979, Table 11-2, Case 4, pg. 247
材料属性 | 几何属性 |
|---|---|
杨氏模量 E = 2.9008e7 psi 泊松比 ν = 0.3 密度 ⍴ = 0.28383 lb/in^3 | 内板内直径 = 20 英寸 中间板内直径 = 28 英寸 外板内直径 = 34 英寸 外板外直径 = 40 英寸 所有板材的厚度 = 1 英寸 |
结果比较 - 仿真质量滑块在默认位置
结果 | 目标 | Creo Simulate | Ansys Discovery Explore | Creo Simulation Live | 百分比误差 |
|---|---|---|---|---|---|
频率模式 1 (Hz) | 310.9 | 310.92 | 308.18 | 310.88 | 0.01 |
频率模式 2 (Hz) | 318.1 | 316.37 | 313.52 | 316.30 | 0.57 |
频率模式 3 (Hz) | 318.1 | 316.50 | 313.58 | 316.31 | 0.56 |
频率模式 4 (Hz) | 351.6 | 347.80 | 344.19 | 347.09 | 1.28 |
频率模式 5 (Hz) | 351.6 | 347.94 | 344.61 | 347.64 | 1.13 |
频率模式 6 (Hz) | 442.4 | 436.54 | 432.13 | 435.41 | 1.58 |
Creo Ansys Simulation 结果比较（默认网格分辨率）
结果 | 目标 | Ansys Discovery Refine | Creo Ansys Simulation | 百分比误差 |
|---|---|---|---|---|
频率模式 1 (Hz) | 310.9 | 311.25 | 311.56 | 0.21 |
频率模式 2 (Hz) | 318.1 | 316.70 | 316.94 | 0.37 |
频率模式 3 (Hz) | 318.1 | 316.74 | 317.07 | 0.32 |
频率模式 4 (Hz) | 351.6 | 347.85 | 348.07 | 1.01 |
频率模式 5 (Hz) | 351.6 | 347.90 | 348.17 | 0.98 |
频率模式 6 (Hz) | 442.4 | 435.96 | 436.17 | 1.41 |
矩形板的模态分析
问题说明：考虑一个具有固定支撑的矩形板，其中板的尺寸为长度 = 6 英寸，宽度 = 4 英寸，厚度 = 0.063 英寸。确定固有频率和模式形状。
参考资料：R. Blevins, Formula for Natural Frequency and Mode Shape, Van Nostrand Reinhold Company Inc., 1979, Table 11-6
材料属性 | 几何属性 |
|---|---|
杨氏模量 E = 1.0e7 psi 泊松比 ν = 0.33 密度 ⍴ = 0.1 lbm/in^3 | 长度 = 6 英寸 宽度 = 4 英寸 厚度 = 0.063 英寸 |
结果比较 - 仿真质量滑块在默认位置
结果 | 目标 | Creo Simulate | Ansys Discovery Explore | Creo Simulation Live | 百分比误差 |
|---|---|---|---|---|---|
频率模式 1 (Hz) | 1016 | 1019.35 | 1016.5 | 1016.44 | 0.04 |
Creo Ansys Simulation 结果比较（默认网格分辨率）
结果 | 目标 | Ansys Discovery Refine | Creo Ansys Simulation | 百分比误差 |
|---|---|---|---|---|
频率模式 1 (Hz) | 1016 | 1024.4 | 1024.43 | 0.83 |