Simulation modale

Les concepteurs peuvent augmenter ou diminuer de manière interactive la rigidité d'un assemblage en modifiant la forme, les matériaux ou les assemblages. Il est important de calculer et de s'assurer que les fréquences naturelles de vibration sont bien supérieures (ou très éloignées) de toute fréquence d'excitation possible que votre système est susceptible de rencontrer.

Une fois qu'un assemblage est créé avec les propriétés des matériaux, il peut être analysé. Les visualisations montrent l'énergie nécessaire à la déformation par mode. Onshape déduit automatiquement la connectivité entre contraintes d'assemblage, prend en charge intuitivement les configurations d'assemblage et suit le rythme des modifications en temps réel de l'Atelier des pièces.

Prenez en compte l'efficacité de l'analyse de la fréquence naturelle avec des configurations ou des variables globales pour expérimenter une conception jusqu'à ce qu'elle corresponde aux spécifications souhaitées.

Ce flux de travail suppose que vous avez terminé votre modèle CAO dans un onglet Assemblage.

1. Avant de créer une simulation, les deux critères suivants doivent être remplis :

   1. Un matériau doit être attribué à toutes les instances de l'assemblage.

   2. Au moins une instance doit être libérée.

2. Cliquez sur l'icône du panneau de simulation ( Icône du volet de simulation ()) pour ouvrir le panneau Simulation :

   

3. En haut du panneau, cliquez sur le menu déroulant Ajouter une simulation et sélectionnez Ajouter une simulation modale.

   

Cette liste déroulante se trouve en bas du panneau si vous avez d'autres simulations dans votre assemblage.

4. Cochez Afficher les résultats dans la zone Simulation de la liste d'assemblage. Au fur et à mesure que les résultats sont calculés, une barre de progression bleue indique le temps restant avant que le calcul final ne soit affiché. Les premières itérations sont affichées dans l'échelle de contrainte. Lorsque vous avez terminé, la barre de progression bleue indique achevée, puis une coche est placée à côté de l'état, ce qui signifie que le calcul (convergence) est terminé :

   

Les valeurs de masse annulées sont ignorées dans les résultats de simulation. En cas d’annulation groupée, une infobulle d'avertissement s'affiche avant et après l'activation de la case Afficher les résultats. Passez la souris sur l'icône d'état pour voir l'avertissement :



5. Les résultats de la simulation et l'échelle de couleurs sont répertoriés en haut de la page. Si aucun mode de carrosserie rigide n'est présent, le mode 1 est sélectionné par défaut. Utilisez la liste déroulante des résultats pour sélectionner d'autres modes de résultats.

   

   Exemple de simulation modale réalisée sur un frein de voiture

Lorsque les résultats sont chargés pour une simulation, l'échelle de couleurs et les résultats apparaissent en haut de la zone graphique. Elles sont décrites ci-dessous :

• Résultats - Les résultats sont divisés en deux sections : 1 à 15 modes non rigides et de nombreux modes rigides possibles. Un seul mode est affiché à la fois, mais vous pouvez passer d'un mode à l'autre. Visualisez l'amplitude relative des oscillations lors du passage d'un mode à l'autre.

  

  • Modes 1 à 15 (x Hz) - Répertorié par ordre croissant de fréquence, chaque mode correspond au modèle de déformation unique (ou à la forme du mode) à travers lequel la structure oscille. La vitesse à laquelle cette oscillation se produit est indiquée en Hertz (Hz) à droite du nombre de modes.

    Lorsque cette option est sélectionnée, un champ d'énergie apparaît au-dessus du champ de déformation :

    

    Les trois champs (fréquence, énergie et déformation) contrôlent l'amplitude de la forme du mode déplacée, et ils sont tous liés les uns aux autres. Le déplacement correspond à la déformation maximale présente dans l'ensemble du modèle. L'énergie quantifie la quantité de travail qui doit être ajoutée à la structure pour qu'elle oscille selon le schéma, la fréquence et l'amplitude prescrits.

    Si le déplacement est défini par l'utilisateur, l'énergie est recalculée pour chaque mode non rigide différent. Si l'énergie est définie par l'utilisateur, le déplacement est recalculé pour chaque mode non rigide différent, et l'amplitude de l'animation s'ajuste en conséquence.

    Vous pouvez ajuster le facteur d'échelle d'énergie ou de déformation (amplitude) à la hausse ou à la baisse, et la fréquence reste constante. Vous pouvez également modifier les unités utilisées pour l'énergie dans vos préférences utilisateur ou les Unités de l'espace de travail du document.

    Par défaut, 5 modes non rigides sont affichés. Vous pouvez toutefois en sélectionner jusqu'à 15 en saisissant une valeur dans le champ Nombre de modes non rigides en bas du panneau Simulation :

    

  • Modes rigides - Une trajectoire de mouvement dans laquelle la ou les structures peuvent se déplacer sans déformation ni changement de forme, similaire à la manière dont on pourrait manipuler manuellement la translation/rotation de chaque instance de l'assemblage.

    Le nombre de modes rigides correspond aux degrés de liberté ouverts présents dans l'assemblage. Il peut s'agir d'un seul ou de plusieurs d'entre eux.

• Afficher la déformation - Cochez cette case pour afficher la déformation sur la ou les instances d'assemblage. Il s'agit du schéma unique de déplacement d'une structure lors d'une vibration spécifique.

Il n'est pas nécessaire de cocher la case Afficher la déformation pour visualiser les déformations lors de l'animation de simulation.

• Icône d'animation - Cette icône anime la simulation. L'animation tourne en boucle tant que l'animation est activée. Au fur et à mesure qu'il est animé, la position de départ est affichée sous la forme d'un aperçu des instances, et l'assemblage se déplace à un rythme constant. L'icône est une bascule. Une fois exécutée, l'icône devient une icône de bouton d'arrêt . Appuyez sur cette icône pour arrêter l'animation.

• Échelle de couleurs - L'échelle de couleurs représente la déformation (amplitude) des valeurs les plus faibles aux valeurs les plus élevées. Cette échelle de déformation est liée à une quantité physique, à l'énergie requise pour déformer la structure selon ce mode, cette forme, cette fréquence et cette amplitude. Cela prend en compte la résistance et la rigidité de l'assemblage lors de la visualisation des déformations, offrant ainsi davantage de conseils sur les caractéristiques vibratoires.

  Cliquez sur le lien de l'échelle inférieure ou supérieure pour saisir numériquement les valeurs d'échelle minimale et maximale, respectivement. Cliquez sur l'icône Réinitialiser à droite de ces chiffres pour rétablir la valeur minimale ou maximale par défaut. Faites glisser les lignes d'échelle verticale minimale et maximale pour augmenter les limites d'échelle minimale ou maximale.

• L'analyse modale Onshape prend en charge les conditions limites libres et contraintes, mais pas les charges. L'application de charges externes est appelée précontrainte ou raidissement sous contrainte. Lorsque la simulation modale est active, les charges sont automatiquement supprimées et ne peuvent pas être ajoutées à l'assemblage.

• Étant donné que les charges ne peuvent pas être appliquées lorsque la simulation modale est active, une seule condition peut définir l'analyse modale : l'état de l'assemblage. Par conséquent, une seule simulation modale peut être ajoutée à l'assemblage.

• L'analyse modale d'Onshape utilise la dynamique linéaire, qui suppose un comportement linéaire des matériaux. Elle n'est donc pas adaptée aux matériaux non linéaires tels que le caoutchouc, et n'inclut pas les effets d'amortissement.

• L'analyse modale d'Onshape peut présenter des durées d'exécution plus longues avec des solides à paroi mince.

• Deux types de simulation sont disponibles :

  • Statique linéaire. Voir Simulation pour plus d'informations sur la simulation statique linéaire.

  • Modal

• Contrairement à l'analyse statique, les charges d'analyse dynamique sont appliquées en fonction du temps ou de la fréquence. Cela induit des réponses variables dans le temps ou en fréquence (déplacements, vitesses, accélérations, forces et contraintes). Onshape ne prend pas encore en charge les charges dynamiques. Par conséquent, la simulation modale ne calcule que les fréquences naturelles.

• Les valeurs de masse annulées sont ignorées dans les résultats de simulation.

• En règle générale, pour la plupart des applications d'ingénierie, les ingénieurs s'intéressent aux premières fréquences naturelles (les plus basses) et aux formes de mode correspondantes, car ce sont celles qui sont les plus susceptibles d'être excitées dans des conditions de fonctionnement normales. Pour les structures plus simples, il s'agit généralement des 3 à 5 premiers modes, ceux que l'on trouve dans la liste déroulante Résultats. Si nécessaire, la simulation modale d'Onshape fournit jusqu'à 15 résultats en mode non rigide.

• Il n'y a pas de limite au nombre de fréquences naturelles que l'on peut identifier. Cependant, à chaque augmentation de la fréquence naturelle, l'énergie requise pour déformer la ou les structures en cette forme augmente de plus en plus. Pour des structures plus complexes ou pour des analyses plus avancées qui étudient un plus large éventail d'excitations, les ingénieurs peuvent être intéressés par des dizaines, voire des centaines de modes.

• Le nombre de modes non rigides pour un assemblage augmente considérablement à mesure que le nombre d'instances sans contraintes (ou flottantes) dans un assemblage augmente. Pour un assemblage comportant de nombreux corps indépendants et sans contraintes, les utilisateurs doivent s'attendre à ce que le temps de réponse d'une simulation modale augmente considérablement.

• Les pièces/assemblages symétriques produisent des modes non rigides symétriques (dupliqués). Pour de telles structures, il faut s'attendre à voir apparaître des modes non rigides avec des profils de déformation symétriques ou symétriques par rapport à la rotation avec (presque) exactement la même fréquence naturelle. Ces modes peuvent être combinés en un seul mode lors de l'analyse des résultats de la simulation.