Übersicht über dynamische Frequenzanalysen
Mit einer dynamischen Frequenzanalyse kann die regelmäßige Reaktion des Systems auf die zyklischen Lasten der frequenzabhängigen Amplitude ausgewertet werden. Die Lastenwirkung erfolgt in Form einer steuernden Frequenz mit entsprechenden Amplituden.
In einer dynamischen Frequenzanalyse berechnet Creo Simulate die Amplitude und Phase von Verschiebungen, Geschwindigkeiten, Beschleunigungen und Spannungen in Ihrem Modell, die als Antwort auf eine oszillierende Last mit unterschiedlichen Frequenzen auftreten. Mit dynamischen Frequenzanalysen berechnen Sie kraftbeständige Antworten, z.B. zyklische Belastungen.
Nur bei Fußpunkterregung haben Sie die Möglichkeit, von Creo Simulate die modalen Massenbeteiligungsfaktoren berechnen zu lassen, um die Genauigkeit der Ergebnisse besser einschätzen zu können. Creo Simulate berechnet zudem alle für dynamische Frequenzanalysen gültigen Messgrößen, die Sie für Ihr Modell definiert haben.
Sie können Creo Simulate anweisen, vollständige Ergebnisse für bestimmte Frequenzintervalle auszugeben.
Fußpunkterregung für dynamische Frequenzanalysen
Fußpunkterregung (Base excitation) ist nur verfügbar, wenn die dynamische Analyse eine eingespannte Modalanalyse referenziert.
Wenn Ihr Modell keine Lasten enthält, müssen Sie mit Hilfe des Kontrollkästchens für die Fußpunkterregung eine dynamische Analyse definieren. In diesem Fall wird die Struktur durch ein vorgeschriebenes Rütteln der Unterstützung erregt, von der sie gehalten wird.
Frequenzabhängige Fußpunktbeschleunigung (Base Acceleration Frequency Dependence) – Gibt die Bewegungsrichtung der Unterstützung sowie die Amplitude und Phase der Fußpunktbeschleunigung als Frequenzfunktionen an, wenn Sie Fußpunkterregung (Base excitation) als Lasttyp auswählen. Die folgenden Elemente werden in diesem Bereich angezeigt:
Erregungstyp (Excitation Type) – Gibt den Typ der Erregung für die Unterstützung an. Im Dialogfenster angezeigte Elemente ändern sich anhand des ausgewählten Erregungstyps.
Unidirektionale Translation (Uni-directional translation) – Ermöglicht nur die translatorische Bewegung der Unterstützung in eine Richtung. Geben Sie die Richtung in Bezug auf die X-, Y- und Z-Komponenten im GKS oder ein gewähltes kartesisches Koordinatensystem und die Fußpunktbeschleunigung entlang dieser Richtung an.
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Für Unidirektionale Translation (Uni-directional translation) wird der Betrag des Richtungsvektors ignoriert, sodass nur die Richtungsinformationen die Beschleunigung beeinflussen.
Translationen und Rotationen (Translations & rotations) – Ermöglicht die translatorische und rotatorische Bewegung der Unterstützung. Geben Sie X-, Y- und Z-Komponenten der translatorischen und rotatorischen Beschleunigung der Unterstützung entlang einer Achse des GKS oder eines gewählten Koordinatensystems an. Rotationen erfolgen um den Ursprung des referenzierten Koordinatensystems.
Translation an 3 Punkten (Translations at 3 points) – Gibt die Bewegung anhand von 6 translatorischen Richtungen an 3 Punktunterstützungen an. Für diese Option muss die referenzierte Modalanalyse mit 3 Punktrandbedingungen definiert werden. Alle Verschiebungen müssen am ersten Punkt, 2 Verschiebungen am zweiten Punkt und 1 Verschiebung am dritten Punkt definiert werden, sodass nur Starrkörperbewegung verhindert wird.
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Für ebene 2D-Spannungsmodelle und ebene 2D-Dehnungsmodelle kann als Erregungstyp Unidirektionale Translation (Uni-directional translation) oder Translationen und Rotationen (Translations & rotations) festgelegt sein. Für achsensymmetrische 2D-Modelle kann als Erregungstyp nur Unidirektionale Translation (Uni-directional translation) festgelegt werden.
Koordinatensystem (Coordinate system) – Wählen Sie für Unidirektionale Translation (Uni-directional translation) ein Koordinatensystem aus, um die Bewegungsrichtung der Unterstützung anzugeben. Voreingestellt ist GKS. Sie können auch ein kartesisches Benutzer-Koordinatensystem auswählen.
Für Translationen und Rotationen (Translations & rotations) wird das Koordinatensystem zur Angabe der translatorischen und rotatorischen Komponenten der Beschleunigung verwendet.
Für Translation an 3 Punkten (Translations at 3 points) wird das Koordinatensystem definiert, wenn Sie die Randbedingungen für die Unterstützung definieren.
Für einen ausgewählten Erregungstyp müssen Sie die folgenden Optionen festlegen:
Wert (Value) – Geben Sie einen Wert für Fußpunktbeschleunigung an. Wählen Sie in der entsprechenden Dropdown-Liste Einheiten für die Beschleunigung oder Winkelbeschleunigung aus. Wert (Value) dient als ein Multiplikator. Die Amplituden-Funktion wird mit dem Wert multipliziert, um die resultierende Fußpunktbeschleunigung der Unterstützung anzugeben.
Wenn die Richtung der Fußpunktbeschleunigung auf Translationen und Rotationen (Translations & rotations) oder Translation an 3 Punkten (Translations at 3 points) festgelegt wird, müssen einzelne Werte für jede Komponente angegeben werden.
Amplitude – Geben Sie eine Funktion für die Amplitude an, oder verwenden Sie die vorgegebene Funktion, die für eine Analyse angegeben wird. Die Amplituden-Funktion ist eine Funktion ohne Einheiten. Die Amplitude variiert als Funktion der Frequenz.
Phase – Erzeugen oder wählen Sie eine Funktion für die Phase, oder verwenden Sie die vorgegebene Funktion. Die Phase variiert als Funktion der Frequenz.
Für Amplitude und Phase können Sie die standardmäßigen Lastfunktionen verwenden oder auf klicken, um das Dialogfenster Funktionen (Functions) zu öffnen und eine neue Funktion zu erstellen. Sie können symbolische Funktionen oder Tabellenfunktionen für Amplitude und Phase erstellen.
Wenn die Richtung auf Translationen und Rotationen (Translations & rotations) oder Translation an 3 Punkten (Translations at 3 points) festgelegt ist, muss das Kontrollkästchen für jede Richtung aktiviert werden, um die Felder Wert (Value), Amplitude (Amplitude) und Phase (Phase) zu aktivieren.
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Für Modelle, die in Wildfire 5.0 und früheren Versionen erstellt wurden, wird Unidirektional als Richtung ausgewählt. Der Wert wird auf 1 festgelegt, und die Standardfunktionen für Amplitude und Phase werden ausgewählt.
Verschiebungen an drei Punkten
Für dynamische Zeit-, Frequenz- oder stochastische Analysen muss für die Angabe der Bewegung für die Basis in Bezug auf Verschiebungen für die Unterstützung an drei Punkten Ihr Modell in einer bestimmten Weise definiert werden. In der referenzierten Modalanalyse müssen Sie Punktrandbedingungen für 3 nicht-kollineare Punkte in Ihrem Modell definieren.
Die Punktrandbedingungen müssen die Kriterien erfüllen, die im folgenden Beispiel erläutert werden:
Berücksichtigen Sie drei Punkte wie in der Abbildung dargestellt. Beim ersten Punkt müssen alle translatorischen Freiheitsgrade konstant sein, der zweite Punkt muss entlang 2 Achsen definiert sein und der dritte Punkt muss nur entlang einer Achse definiert sein. Mit diesen drei Punktrandbedingungen wird nur die Starrkörperbewegung des Modells definiert.
Der Randbedingungssatz für die drei Punktrandbedingungen muss in Bezug auf das GKS oder ein allgemeines kartesisches BKS vorhanden sein.
Beim ersten Punkt müssen alle translatorischen Freiheitsgrade konstant sein. Im Beispiel müssen die Verschiebungen für Punkt 1 entlang der X-, Y- und Z-Richtung definiert sein.
Die Linie, die Punkt 1 mit Punkt 2 verbindet, muss zu einer der Achsen des Koordinatensystems parallel sein. Punkt 2 muss entlang dieser Achse frei sein. Er sollte entlang den beiden anderen Achsen definiert werden. Im Beispiel ist die Linie, die Punkt 1 und Punkt 2 verbindet, parallel zur y-Achse. Punkt 2 sollte über definierte Verschiebungen in der X- und Z-Richtung verfügen.
Punkt 3 muss sich in der Ebene bis zur Linie befinden, die Punkt 1 und Punkt 2 verbindet. Außerdem muss er parallel zu einer der Koordinatenebenen sein. Punkt 3 muss in der Richtung definiert werden, die senkrecht zur Ebene durch drei Punkte definiert ist. Im Beispiel definieren die drei Punkte die XY-Ebene. Punkt 3 muss über eine definierte Verschiebung in der Z-Richtung verfügen.
Ausgabe für dynamische Frequenzanalysen
Diese Elemente werden auf der Registerkarte Ausgeben (Output) des Dialogfensters Dynamische Frequenzanalyse (Dynamic Frequency Analysis) angezeigt:
Berechnen (Calculate): Wählt die Größen aus, für die Creo Simulate Ergebnisse berechnet.
Ausgabeintervalle (Output Steps): Gibt die Anzahl der Schritte im Frequenzbereich an, für die Creo Simulate Ergebnisse ausgeben soll.
Messgrößen für dynamische Frequenzanalysen berechnen
Verwenden Sie den Bereich Berechnen (Calculate) im Dialogfenster Dynamische Frequenzanalyse (Dynamic Frequency Analysis), um den Typ der für eine dynamische Frequenzanalyse berechneten Ergebnisse anzugeben.
Wählen Sie eines der folgenden Kontrollkästchen aus, wenn Creo Simulate alle Ergebnisse berechnen soll:
Spannungen (Stresses) – Berechnet Spannungen. Wenn Sie keine Spannungsergebnisse benötigen, deaktivieren Sie dieses Kontrollkästchen, um Speicherplatz zu sparen und die Analysezeit drastisch zu reduzieren.
Rotationen (Rotations) – Berechnet den rotatorischen Freiheitsgrad von Balken und Schalen im gesamten Modell.
Rotationen werden nicht berechnet, wenn Ihr Modell nur aus 3D-Volumenkörpern, 2D-Volumenkörpern oder 2D-Plattenelementen besteht. Das gilt auch, wenn dieses Kontrollkästchen aktiviert ist. Für diese Elementtypen sind die Rotationen stets gleich null.
Faserlagenspannungen (Ply Stresses) – Berechnet die Ergebnisse für Spannungen von Faserlage zu Faserlage. Dieses Kontrollkästchen steht nur für Modelle zur Verfügung, für die Laminatschalen-Eigenschaften definiert wurden.
Die folgenden Optionen sind im Dialogfenster Dynamische Frequenzanalyse (Dynamic Frequency Analysis) nur verfügbar, wenn das Laden durch Fußpunkterregung erfolgt:
Massenbeteiligungsfaktoren (Mass participation factors) – Berechnet die modalen Massenbeteiligungsfaktoren. Die Berechnung kann dann jedoch wesentlich länger dauern.
Massenbeteiligungsfaktoren sind für die Bestimmung wichtig, ob genügend Schwingungsformen aus einer Modalanalyse enthalten sind, um präzise Ergebnisse zu gewährleisten.
Verschiebungen, Geschwindigkeiten, Beschleunigungen relativ zu (Displacements, velocities, accelerations relative to) – Berechnet die Ergebnisse für Verschiebung, Geschwindigkeit sowie Beschleunigungsergebnisse in Bezug auf die Basis oder in Bezug auf die Unterstützung.
Frequenzschritte von Tabellenfunktion einschließen (Include frequency steps from table function) – Gewährleistet, dass die Ausgabelösung alle Schritte der Lasttabellenfunktion einschließt und nicht nur die von Creo Simulate automatisch ausgewählten.
Sie können auf die vollständigen Ergebnisse für Größen, die Sie hier nicht auswählen, nicht zugreifen. Creo Simulate berechnet unabhängig von diesen Einstellungen alle Messgrößen, die für eine Analyse zulässig sind. Sie können auf Ergebnisse für Messgrößen über den Statusbericht oder über die grafische Darstellung der Messgröße in einem Ergebnisfenster zugreifen.
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Wenn Sie beim Definieren einer dynamischen Messgröße das Kontrollkästchen Zeit/Frequenzberechnung (Time/Frequency Eval) aktivieren, können Sie nur über ein Ergebnisfenster auf Ergebnisse für diese Messgröße zugreifen.