Übersicht über stochastische Antwortanalysen
Eine stochastische Antwortanalyse misst die Reaktion des Systems auf die stationären, zufälligen Lasten der bekannten Leistungsspektraldichte (PSD). Die Lastenwirkung erfolgt in Form von Kraft- bzw. Beschleunigungs-PSD über einen bestimmten Frequenzbereich. Da die Spektraldichtekurven durch wiederholte Messungen über einen bestimmten Zeitraum hinweg ermittelt werden, nimmt die Genauigkeit der Kurve mit zunehmender Messdauer zu. Die Ergebnisse werden in Bezug auf eine Antwort-PSD ausgegeben.
In einer stochastischen Antwortanalyse berechnet Creo Simulate diese Leistungsspektraldichten und quadratisch gemittelten RMS-Werte für Verschiebungen, Geschwindigkeiten, Beschleunigungen und Spannungen an Punkten in Ihrem Modell, die als Antwort auf eine Last mit einer bestimmten Leistungsspektraldichte (PSD) zu beobachten sind. Verwenden Sie eine stochastische Antwortanalyse für die folgenden Fälle:
• die Belastung Ihres Modells lässt sich mit Hilfe eines Zufallsprozesses statistisch beschreiben
• Sie sind an der Auswertung vom RMS-Antworten oder Leistungsspektraldichten interessiert
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 stochastische Antwortanalysen gültigen Messgrößen, die Sie für Ihr Modell definiert haben. Indem Sie Messgrößen definieren, können Sie sich vom Programm Ergebnisse für die Leistungsspektraldichte für eine Größe und an einem bestimmten Punkt errechnen lassen. Sie können auch Messgrößen zum Erfassen des RMS-Werts und der scheinbaren Frequenz definieren.
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Fußpunkterregung für stochastische Antwortanalysen
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.
Fußpunktbeschleunigungs-PSD (Base Acceleration PSD) – Gibt die Bewegungsrichtung der Unterstützung und Leistungsspektraldichte der Fußpunktbeschleunigung an, wenn Sie Fußpunkterregung (Base excitation) als Lasttyp auswählen. Die folgenden Elemente werden in diesem Bereich angezeigt:
• Erregungstyp (Excitation type) – Wählen Sie den Erregungstyp der Unterstützung in dieser Dropdown-Liste aus. 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.
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◦ 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 sechs 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.
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• 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) wählen Sie ein Koordinatensystem zur Angabe der translatorischen und rotatorischen Komponenten der Beschleunigung aus.
Für Translation an 3 Punkten (Translations at 3 points) muss das Koordinatensystem definiert werden, 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 aus. Die Einheiten entsprechen der Beschleunigung 2/Hz für eine stochastische Antwortanalyse. Wert (Value) dient als ein Multiplikator. Die PSD-Funktion wird mit dem Wert multipliziert. 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.
• PSD – Geben Sie eine Funktion für PSD an, oder verwenden Sie die vorgegebenen Funktionen, die für eine Analyse angegeben werden. Die PSD-Funktion ist eine Funktion ohne Einheiten, die mit dem Wert multipliziert, um die resultierende Fußpunktbeschleunigung der Unterstützung anzugeben. Für eine stochastische Antwortanalyse variiert PSD als Frequenzfunktion.
Für die PSD-Funktion können Sie die standardmäßige Lastfunktion verwenden oder auf 
klicken, um das Dialogfenster Funktionen (Functions) zu öffnen und eine neue Funktion zu erstellen.
klicken, um das Dialogfenster Funktionen (Functions) zu öffnen und eine neue Funktion zu erstellen.Sie können eine symbolische Funktion oder eine Tabellenfunktion für PSD 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) und PSD (PSD) zu aktivieren.
| | 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 Standardfunktion für PSD wird ausgewählt. |
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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.
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Ausgabe für stochastische Antwortanalysen
Im Dialogfenster für dynamische Analysen erscheinen auf der Registerkarte Ausgabe (Output) die folgenden Elemente:
• Ausgabeintervalle (Output Steps): Geben Sie die Anzahl der Schritte im Frequenzbereich an, für die Creo Simulate Ergebnisse berichten soll.
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