Расчет собственных частот и вынужденных колебаний
Расчеты динамики конструкций
Колебательные процессы, протекающие в различных технических устройствах, оказывают огромное, часто даже решающее влияние на условия эксплуатации этих объектов, их прочность и долговечность.
При конструировании механического объекта важно понимать, насколько далеко или близко от резонансных будут находиться его эксплуатационные режимы.
На начальном этапе расчета динамики исследуются свободные колебания, т. е. колебания автономных систем, происходящие под действием восстанавливающих и, в общем случае, диссипативных сил около состояния равновесия. Восстанавливающими называют силовые факторы, возникающие при отклонении системы от положения равновесия и направленные таким образом, чтобы вернуть систему в это положение. Собственные колебания затухают, что можно прогнозировать, принимая во внимание демпфирующие свойства объекта.
Свободные колебания в чистом виде встречаются в механических системах не слишком часто. Тем не менее их изучение очень важно, так как именно характеристики свободных колебаний, такие как собственные частоты и отвечающие им собственные формы, полностью определяют индивидуальные физические и динамические свойства механической системы и имеют важнейшее значение при анализе вынужденных колебаний.
На втором этапе, как правило, рассматриваются вынужденные колебания, вызываемые и поддерживаемые вынуждающими силами, зависящими от времени и не зависящими от характера движения системы.
Все связанные с колебаниями практические задачи, несмотря на естественную специфику, объединены общими принципами и методами, составляющими суть теории колебаний. Дело в том, что совершенно разные по физической природе колебательные процессы, как собственные, так и вынужденные, описываются одинаковыми по форме дифференциальными уравнениями движения. Специфика каждой конкретной задачи фиксируется входящими в эти уравнения константами, зависящими от физической природы изучаемого явления.
Важнейшими характеристиками колебательной системы являются частоты собственных колебаний. Под собственными понимают частоты свободных колебаний механической системы. Форма, которую принимает система на собственной частоте, тоже называется собственной, а доля массы объекта для соответствующей собственной формы, участвующая в его смещении в заданном направлении, называется модальной массой.
Динамический анализ в продуктах APM
В компании НТЦ «АПМ» разработано специализированное программное обеспечение, предназначенное для оценки малых линейных механических колебаний. Такой вид колебаний является наиболее часто встречающимся в практике конструирования.
Используя эти программные инструменты, можно смоделировать поведение системы при действии на нее вынуждающей нагрузки и изучить отклик механической системы на произвольное внешнее воздействие, включая анализ различных переходных процессов и спектральный анализ.
