ランダム応答解析の概要
ランダム応答解析では、既知のパワースペクトル密度 (PSD) の静止ランダム荷重に対するシステムの応答が測定されます。荷重の入力は、一定の範囲の周波数におけるフォースまたは加速度の PSD です。スペクトル密度カーブは一定の期間にサンプリングを行うことによって取得されるため、サンプリング期間が長いほど、カーブは正確になります。測定の結果として、応答 PSD がレポートされます。
ランダム応答解析では、PSD や、指定したパワースペクトル密度荷重に応答したモデルの変位、速度、加速度、およびモデルの地点における応力の RMS 値が Creo Simulate で計算されます。次の場合にはランダム応答解析を使用します。
• モデルの荷重を、ランダム過程によって統計的に記述する
• RMS 応答あるいはパワースペクトル密度を評価する
基礎励起の場合にかぎり、Creo Simulate で固有値質量寄与係数を計算するように指定して、結果の精度をさらに詳しく評価できます。Creo Simulate では、モデルで定義したランダム応答解析でのすべての有効なメジャーも計算されます。メジャーを定義することによって、1 つの点での 1 つの量の PSD の計算結果を得ることができます。量の RMS 値あるいは「見かけ周波数」(Apparent Frequency) をもたらすメジャーも定義できます。
ランダム応答解析に戻る
ランダム応答解析の基礎励起
「基礎励起」(Base excitation) は、応答解析が 1 つの拘束付き固有値解析を参照する場合にのみ使用できます。
モデルに荷重が定義されていない場合には、基礎励起を使用して動解析を定義する必要があります。この場合、構造を支えている支持の指定振動によって構造が励起されます。
「基礎加速度パワースペクトル密度」(Base Acceleration PSD) - 荷重タイプとして「基礎励起」(Base excitation) を選択した場合に、支持の運動方向および基礎加速度のパワースペクトル密度を指定します。この領域には次のアイテムが表示されます。
• 「励起タイプ」(Excitation type) - 支持の励起のタイプをこのドロップダウンリストから選択します。このダイアログボックスに表示されるアイテムは、選択した励起タイプによって異なります。
◦ 「単一方向直線移動」(Uni-directional translation) - 支持は 1 方向の直線移動だけが可能です。WCS または選択した直交座標系における方向の X、Y、Z 成分とその方向の基礎加速度を指定します。
 |
「単一方向直線移動」(Uni-directional translation) では、方向ベクトルのマグニチュードは無視され、その方向情報だけが加速度に影響します。
|
◦ 「直線移動と回転」(Translations & rotations) - 支持は直線移動と回転の両方が可能です。WCS または選択した座標系の各軸方向における支持の直線移動と回転の加速度の X、Y、Z 成分を指定します。参照先座標系の基準が回転の中心となります。
◦ 「3 点での直線移動」(Translations at 3 points) - 3 点支持における 6 つの直線移動方向に基づいて運動を指定します。このオプションでは、参照先の固有値解析を 3 点拘束に拘束する必要があります。剛体ボディ運動だけが禁止されるように、すべての直線移動は 1 つ目の点に拘束され、2 つの直線移動は 2 つ目の点に拘束され、1 つの直線移動は 3 つ目の点に拘束されなければなりません。
|
|
2D 平面応力モデルと 2D 平面歪みモデルでは、励起タイプとして「単一方向直線移動」(Uni-directional translation) または「直線移動と回転」(Translations & rotations) を指定できます。2D 軸対称モデルの場合、励起タイプとして「単一方向直線移動」(Uni-directional translation) のみを指定できます。
|
• 「座標系」(Coordinate system) - 「単一方向直線移動」(Uni-directional translation) の場合、支持の移動方向を指定する座標系を選択します。WCS がデフォルトです。直交ユーザー座標系を選択することもできます。
「直線移動と回転」(Translations & rotations) の場合、加速度の直線移動成分と回転成分を指定する座標系を選択します。
「3 点での直線移動」(Translations at 3 points) の場合、支持の拘束を定義するときに座標系を定義する必要があります。
選択した励起タイプに、次のアイテムを指定する必要があります。
• 「値」(Value) - 基礎励起の値を指定します。横のドロップダウンリストから単位を選択します。ランダム応答解析では、単位は加速度 2 /Hz です。「値」(Value) が乗数となります。PSD 関数に値が掛け合わされます。基礎励起の方向が「直線移動と回転」(Translations & rotations) または「3 点での直線移動」(Translations at 3 points) の場合、各成分の値を個別に指定する必要があります。
• 「PSD」 - PSD (パワースペクトル密度) の関数を指定するか、解析に指定されているデフォルトの関数を使用します。PSD (パワースペクトル密度) 関数は単位がない関数であり、値を掛け合わせることで支持の合成基礎加速度が求められます。ランダム応答解析の場合、パワースペクトル密度は周波数の関数として変化します。
をクリックして方向が「直線移動と回転」(Translations & rotations) または「3 点での直線移動」(Translations at 3 points) の場合、各方向のチェックボックスをオンにして「値」(Value) および「PSD」フィールドをアクティブ化する必要があります。
| | Wildfire 5.0 以前のリリースで作成されたモデルの場合、単一方向が選択されます。値が 1 に指定され、PSD (パワースペクトル密度) のデフォルト関数が選択されます。 |
ランダム応答解析に戻る
3 点での直線移動
時刻歴応答解析、周波数応答解析、ランダム応答解析で、3 点支持における直線移動によってベースの運動を指定するには、モデルを特別な方法で拘束する必要があります。参照先の固有値解析で、モデル内の同一直線上にない 3 点にポイント拘束を定義する必要があります。
ポイント拘束は、次の例に示す基準を満たす必要があります。
• 次の図に示すような 3 点があるとします。1 つ目の点はすべての直線移動自由度が拘束され、2 つ目の点は 2 本の軸方向の直線移動が拘束され、3 つ目の点は 1 本の軸方向だけ直線移動が拘束されていなければなりません。この 3 つのポイント拘束では、モデルの剛体運動だけが拘束されます。
• 3 つのポイント拘束の拘束セットは WCS または共通の直交 UCS を基準にしている必要があります。
• 1 つ目の点はすべての直線移動自由度が拘束されていなければなりません。この例では、点 1 は X、Y、Z 方向の直線移動が拘束されていなければなりません。
• 点 1 と点 2 を結ぶ直線は、座標系のいずれかの軸と平行になっている必要があります。点 2 はその軸方向に自由でなければなりません。これはほかの 2 本の軸方向に拘束されていなければなりません。この例では、点 1 と点 2 を結ぶ直線が Y 軸と平行になっています。点 2 は X 方向と Z 方向の直線移動が拘束されていなければなりません。
• 点 3 は、点 1 と点 2 を結ぶ直線を通る、いずれかの座標平面に対して平行な平面内になければなりません。点 3 は、3 つの点によって定義される平面に垂直な方向に拘束されていなければなりません。この例では、3 つの点によって X-Y 平面が定義されています。点 3 は Z 方向の直線移動が拘束されていなければなりません。
ランダム応答解析の出力
次のアイテムが、動解析のダイアログボックスの「出力」(Output) タブに表示されます。
ランダム応答解析に戻る