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例題５０損失を考慮したタワーの振動解析

本例題について

機械的損失を考慮したタワーの振動解析例を示します。
損失の度合に応じて振動変位が変化することを示しています。
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。
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。
Femtetのバージョンや環境により結果が多少ことなります。

解析モデルダウンロード

プロジェクトファイルをダウンロード（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。）

解析空間

項目	条件
解析空間	3次元
モデル単位	m

解析条件

解析の種類として調和解析を選択しています。

項目	条件
ソルバ	応力解析[Galileo]
解析の種類	調和解析

調和解析タブの周波数のスイープ設定は以下のように設定しています。

項目

条件

スイープタイプ

等間隔　周波数間隔

スイープ値

最小周波数：　0.8[Hz]

最大周波数：　1.0[Hz]

周波数間隔：　0.01[Hz]

モデル図

全長６３ｍのタワーの底面にX方向の強制変位境界条件を設定しています。変位量は0.1[ｍ]としています。

ボディ属性および材料の設定

ボディ No./ボディタイプ	ボディ属性名	材料名
0/Solid	s_tree	002_ポリカーボネート（PC)※

※材料データベースを利用（ただし、機械的損失正接については架空の値0.1を設定）

境界条件

境界条件名/トポロジ

タブ

境界条件の種類

条件

Move/Face

機械

変位

XYZ成分のチェックボックスをオン

UX=0.1, UY=0, UZ=0 [m]

解析結果

損失を考慮した場合、位相のズレが生じ、位相0°で変位が最大にならない場合があるため、位相を「Maximum」にして最大変位を表示します。

横軸を周波数、縦軸をタワー先端の変位の大きさのMaximum値としたグラフを以下に示します。

機械的損失正接(tanδ)の値を0.05、0.1、0.2と変えた場合のプロットを重ね描きしています。

グラフ上に示した、1/Qm　は、機械的損失正接(tanδ)と同じ意味になります。

機械的損失正接(tanδ)の値が大きくなるにしたがって、共振周波数付近における変位量のピーク形状が鈍化していることが分かります。

機械的損失正接(tanδ)＝0.1の場合の振動周波数0.88[Hz]における変位図および変位大きさのコンター等高線図を示します。

底面の振動変位0.1[m]に対して、共振点における先端変位はその２２倍にあたる2.2[m]となっていることが分かります。

補足：本例題の解析の種類を調和解析から共振解析に変更すると、共振周波数を求めることができます。

　　　ただし、共振解析で得られる変位は相対値となります。

例題５０ 損失を考慮したタワーの振動解析