驗證案例 - 模態分析
懸臂樑模態分析
問題說明：考慮長度、寬度、高度分別為 l、w、h 的懸臂樑。計算前三個折彎模式與自然頻率。(請注意模擬結果包括正交折彎、扭轉和軸向模式。結果比較會將某一封閉成型解決方案的前三個折彎模式與對等模擬結果進行比較。)
參照：W. T. Thompson, Theory of Vibration with Applications, 2nd Edition, Prentice-Hall, Inc.,Englewood Cliffs, NJ, 1981, pg. 220
材料內容 | 幾何屬性 |
|---|---|
楊氏模數 E = 70e9 Pa 普松比率 ν = 0.35 密度 ⍴ = 2700 kg/m^3 | l = 4 m w = 0.346 m h = 0.346 m |
結果比較 - 模擬品質滑塊位於預設位置處
結果 | 目標 | Creo Simulate | Ansys Discovery Live | Creo Simulation Live | 百分比誤差 |
|---|---|---|---|---|---|
頻率模式 1 (Hz) | 17.8 | 17.88 | 17.874 | 17.8 | 0 |
頻率模式 3 (Hz) | 111.5 | 110.03 | 108.22 | 108.16 | 2.99 |
頻率模式 6 (Hz) | 312.1 | 320.22 | 288.37 | 288.58 | 7.54 |
Creo Ansys Simulation 的結果比較 (預設網格)
結果 | 目標 | Ansys AIM | Creo Ansys Simulation | 百分比誤差 |
|---|---|---|---|---|
頻率模式 1 (Hz) | 17.8 | 17.82 | 17.76 | 0.22 |
頻率模式 3 (Hz) | 111.5 | 107.95 | 107.65 | 3.45 |
頻率模式 6 (Hz) | 312.1 | 287.79 | 287.26 | 7.96 |
簡易支撐樑模態分析
問題說明：確定長度為 80 in 且均勻橫截面 A = 42 之簡易支撐樑的基本頻率，如下所示。
參照：W. T. Thompson, Vibration Theory and Applications, 2nd Printing, Prentice-Hall, Inc.,Englewood Cliffs, NJ, 1965, pg. 18, ex. 1.5-1
材料內容 | 幾何屬性 |
|---|---|
楊氏模數 E = 3e7 psi 普松比率 ν = 0.3 密度 ⍴ = 0.2836 lb/in^3 | l = 80 in w = 2 in h = 2 in |
結果比較 - 模擬品質滑塊位於預設位置處
(透過限制印記表面為 0.125 in 而逼近的簡易支撐)。
結果 | 目標 | Creo Simulate | Ansys Discovery Live | Creo Simulation Live | 百分比誤差 |
|---|---|---|---|---|---|
頻率模式 1 (Hz) | 28.766 | 28.67 | 35.089 | 35.5 | 23.4 |
Creo Ansys Simulation 的結果比較 (預設網格)
結果 | 目標 | Ansys AIM | Creo Ansys Simulation | 百分比誤差 |
|---|---|---|---|---|
頻率模式 1 (Hz) | 28.766 | 28.561 | 28.56 | 0.70 |
環狀板的模態分析
問題說明：三個環狀板的組件具有在徑向、切向和軸向方向固定的圓柱支撐，並會將作用力施加在孔的圓柱曲面上。確定前六個自然頻率。
參照：R. J. Blevins, Formula for Natural Frequency and Mode Shape, Van Nostrand Reinhold Company Inc., 1979, Table 11-2, Case 4, pg. 247
材料內容 | 幾何屬性 |
|---|---|
楊氏模數 E = 2.9008e7 psi 普松比率 ν = 0.3 密度 ⍴ = 0.28383 lb/in^3 | 內部板的內側直徑 = 20 in 中間板的內側直徑 = 28 in 外部板的內側直徑 = 34 in 外部板的外部直徑 = 40 in 所有板的厚度 = 1 in |
結果比較 - 模擬品質滑塊位於預設位置處
結果 | 目標 | Creo Simulate | Ansys Discovery Live | Creo Simulation Live | 百分比誤差 |
|---|---|---|---|---|---|
頻率模式 1 (Hz) | 310.9 | 310.92 | 322.84 | 327.6 | 5.36 |
頻率模式 2 (Hz) | 318.1 | 316.37 | 328.56 | 333.3 | 4.79 |
頻率模式 3 (Hz) | 318.1 | 316.50 | 328.59 | 333.4 | 4.80 |
頻率模式 4 (Hz) | 351.6 | 347.80 | 359.83 | 364.6 | 3.70 |
頻率模式 5 (Hz) | 351.6 | 347.94 | 360.74 | 365.9 | 4.08 |
頻率模式 6 (Hz) | 442.4 | 436.54 | 449.31 | 454.7 | 2.77 |
Creo Ansys Simulation 的結果比較 (預設網格解析度)
結果 | 目標 | Ansys AIM | Creo Ansys Simulation | 百分比誤差 |
|---|---|---|---|---|
頻率模式 1 (Hz) | 310.9 | 309.64 | 311.55 | 0.21 |
頻率模式 2 (Hz) | 318.1 | 314.99 | 316.91 | 0.38 |
頻率模式 3 (Hz) | 318.1 | 315 | 317.09 | 0.32 |
頻率模式 4 (Hz) | 351.6 | 345.97 | 348.03 | 1.01 |
頻率模式 5 (Hz) | 351.6 | 345.98 | 349.18 | 0.97 |
頻率模式 6 (Hz) | 442.4 | 434.15 | 436.20 | 1.04 |
矩形板的模態分析
問題說明：考慮具有固定支撐的矩形板，其中板的尺寸為長度 = 6 in、寬度 = 4 in、厚度 = 0.063 in。確定自然頻率與模式形狀。
參照：R. Blevins, Formula for Natural Frequency and Mode Shape, Van Nostrand Reinhold Company Inc., 1979, Table 11-6
材料內容 | 幾何屬性 |
|---|---|
楊氏模數 E = 1.0e7 psi 普松比率 ν = 0.33 密度 ⍴ = 0.1 lbm/in^3 | 長度 = 6 in 寬度 = 4 in 厚度 = 0.063 in |
結果比較 - 模擬品質滑塊位於預設位置處
結果 | 目標 | Creo Simulate | Ansys Discovery Live | Creo Simulation Live | 百分比誤差 |
|---|---|---|---|---|---|
頻率模式 1 (Hz) | 1016 | 1019.35 | 1125.2 | 1125.16 | 10.74 |
Creo Ansys Simulation 的結果比較 (預設網格解析度)
結果 | 目標 | Ansys AIM | Creo Ansys Simulation | 百分比誤差 |
|---|---|---|---|---|
頻率模式 1 (Hz) | 1016 | 1020.6 | 1024.43 | 0.83 |