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例題１６ 高低差のあるツインタワーの調和解析
本例題について
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高低差のあるツインタワーに対して強制振動を与える調和解析を行った事例を示します。
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強制振動の周波数によって振動の形態が変化する様子を解析結果として見ることができます。
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「例題７５ 高低差のあるツインタワーの過渡解析」では過渡解析で行っています。
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表に記載されていない条件はデフォルトの条件を使用します。
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共振周波数付近の振動変位は材料の機械的損失によって変化しますので、必要に応じて機械的損失を適切に設定してください。（→例題5０）
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プロジェクトファイルを取得（右クリックし、名前を付けてリンク先を保存してください。）
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Femtetのバージョンや環境により結果が多少ことなります。
解析空間
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項目 |
条件 |
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解析空間 |
3次元 |
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モデル単位 |
mm |
解析条件
解析の種類を調和解析としています。
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項目 |
条件 |
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応力解析[Galileo] |
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解析の種類 |
調和解析 |
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解析オプション |
なし |
あらかじめ共振解析を行った結果、それぞれのタワーの共振周波数は1250[Hz]、1650[Hz]
付近であることが分かっておりますので、その前後を含む周波数範囲でスイープしています。
調和解析タブの設定を以下のように行っています。
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タブ設定 |
設定項目 |
条件 |
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調和解析 |
周波数 |
最小： 1000[Hz] 最大： 2000[Hz] |
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間隔 |
等間隔： 分割数 20 |
モデル図
高さの異なる２つのソリッドボディの板（TOWER）を一枚の板形状の板（GROUND）の上に立てた構造となって
います。境界条件としては強制振動の振幅をY方向変位の境界条件（VIBE_Y)としてGROUND底面の面トポロジ
に定義しています。
ボディ属性および材料の設定
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ボディ No./ボディタイプ |
ボディ属性名 |
材料名 |
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0/Solid |
TOWER |
001_アルミニウムAl※ |
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1/Solid |
TOWER |
001_アルミニウムAl※ |
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2/Solid |
GROUND |
001_アルミニウムAl※ |
※材料データベースを利用
境界条件
強制振動の条件としてGROUNDの底面をY方向に振動させ、同時にX方向とZ方向の変位は固定
させるため、以下の境界条件を設定しています。
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境界条件名/トポロジ |
タブ |
境界条件の種類 |
条件 |
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VIBE_Y/Face |
機械 |
変位 |
XYZ成分のチェックボックスをオン UX=UX=0.0、UY=1×10-3[m] |
これはGROUNDの底面にY方向に振幅１ミリの強制振動を与えることを意味します。
解析結果
振動周波数が1000[Hz]、1250[Hz]、1450[Hz]、1600[Hz]、2000[Hz]における変位図を示します。
コンター図は変位の大きさを示してます。
調和解析結果の変位は強制振動によって発生する振動振幅に相当します。
1000[Hz]
1250[Hz]
1450[Hz]
1600[Hz]
2000[Hz]
変位図の補正倍率とコンターの最小値/最大値はいずれも自動としていますので形状から分かりにくいかもしれませんが、
カラーバーの最大値を考慮すると２つのタワーの共振周波数である1250[Hz]と1600[Hz]における変位量が桁違いに
大きくなっていることが分かります。
また、２つのタワーの共振周波数の中間の周波数においては２つのタワーは振動の位相が反転していること
が分かります。