消费级无人机的模态分析

模态分析主要用于计算结构的振动频率和振动形态,是结构动态设计及设备故障诊断的重要方法。本期案例以某消费级无人机为例,介绍OptFuture软件进行模态分析的操作流程。【请长按识别下方的二维码加入软件测试群,获取测试模型】

演示案例

Step1导入几何模型

单击菜单栏开始页中的导入按钮,选择本地导入,将无人机模型的step文件拖拽到弹窗的对应位置,点击确认。

下图展示了无人机模型导入之后的显示效果。

Step2新建材料,并为模型赋予材料

通过项目树中的材料右键进入材料数据库,选择自定义材料,在通用、力学等材料属性类型中定义材料参数,保存数据后,单击添加至项目树按钮,将自定义的材料属性添加到项目树。定义材料属性后,右键单击项目树中导入的几何模型,选择赋予材料,将自定义的材料属性赋予到模型之上。本案例采用的材料属性如下:密度7850kg/m³,弹性模量210GPa,泊松比0.3。

Step3划分网格

右键单击项目树中网格按钮,选择添加网格,选择网格划分的对象,这里单击选择无人机的几何模型。在单元尺寸选项处选择用户定义,使用尺寸=1.5mm,对模型进行划分网格。

Step4创建分析工况

通过菜单栏切换至前处理模块,在力学模块下添加模态分析算例。点击项目树中的模态分析算例,右键单击载荷与约束选项,添加指定的边界条件和载荷。本案例中,在无人机中轴面添加两处固定约束,具体位置如下图所示。

Step5求解

右键单击项目树中的模态分析计算步,选择求解选项,在图形区出现求解进程监督,可查看当前仿真分析的状态和进度,如网格划分情况、求解器状态、仿真结果等,方便及时掌握仿真分析的进展情况。等待求解步骤完成后,双击项目树计算结果进入后处理,可对求解结果进行分析。

算例结果对比

单击菜单栏上的后处理按钮,切换至后处理页面,在图形区的结果选项中查看模型的各阶频率及位移云图,OptFutureABAQUS阶模态的位移云图结果对比如下所示。
图1  第1阶模态的位移云图对比
 

图2  第2阶模态的位移云图对比
 

图3  第3阶模态的位移云图对

 

图4 第4阶模态的位移云图对比

 

图5第5阶模态的位移云图对比

图6第6阶模态的位移云图对比

7模态输出结果对比

OptFuture和ABAQUS的无人机模态分析仿真结果如下表所示:

由此可见,在节点或单元数量相近下,OptFuture软件的求解精度跟主流商业软件ABAQUS基本一致,满足工程使用需求。
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