Stian Mork &
Eirin Holmstrøm
“Kui kõrge sagedus lõhub veiniklaasi?”, küsis ühel päeval keegi Stianilt. Tal ei olnud sel hetkel vastust, kuid ometi äratas see küsimus meis uudishimu. Seetõttu pöördusime üheskoos SOLIDWORKS Simulationi poole, et vaadata lähemalt selles pakutavaid tööriistu ja näha, kas mõni neist aitab meil teada saada, kui kõrge sagedusega peab heli olema, et klaas puruneks.
Heli ja sagedus
Enne kui me analüüsiga alustame, on meil vaja aru saada, mis täpsemalt veiniklaasi purunemise tingib. Nagu sa ilmselt tead, koosneb heli energialainetest. Erinevatel heli kõrgustel on erinev sagedus. Sagedus = võnkumiste arv helilaines ühe sekundi jooksul.
Samal viisil on kõigil struktuuridel oma resonantssagedused. See tähendab, et struktuuridel on teatud sagedused, mis panevad nad kõikuma samal viisil nagu kõigub helilaine. Näide tegelikust elust on Tacoma Narrows Bridge, tuntud ka kui Galloping Gertie. Silla projekteerimisel unustati arvesse võtta, et konstruktsioon ise võib seda tabavate tuulepuhangute tõttu kõikuma hakata ning sellel olid katastroofilised tagajärjed.
Mis tegelikult klaasi purunemise põhjustab on see, et see hakkab võnkuma koos teda tabava helilaine sagedusega, samamoodi nagu Tacoma Narrows Bridge, kui seda tuuled tabasid. See tähendab, et oluline ei ole vaid see, kui tugev on heli (üle 100db), vaid veelgi tähtsam on, mis sagedusega see heli on (madal> <kõrge).
3D-skanneering veiniklaasist
Tahtsime SOLIDWORKS Simulation Professionalis viia läbi sagedusanalüüsi (frequency analysis), et teada saada, millist heli vajame veiniklaasi “ülekoormamiseks” selle purustamiseks. Selleks oli meil vaja teha veiniklaasist 3D-mudel. Lasime ühel kolleegil teha klaasist 3D-skanneeringu, nii muutsime füüsilise mudeli 3D-mudeliks, ja muidugi pidime kasutama klaasi, mille purunemine oli garanteeritud.
Sagedusanalüüsid SOLIDWORKS Simulationis
Avasime skanneeritud 3D-mudeli SOLIDWORKSis.
Uuringute loendist valisime “Sageduse uuringu” (“Frequency study“). Kasutades SOLIDWORKS Simulation Professionali “sageduse uuringut”, leiame hõlpsasti nii osade kui ka koostude sagedused.
Materjalitüübiks valisime klaasi (standard andmebaasist SOLIDWORKSis),
ja fikseerisime veiniklaasi põhja kujutletava laua külge. See tähendab, et ka füüsilise katse puhul peaksime klaasi põhja kuidagi 100% laua külge kinnitama, et kaks katset üksteisele vastaksid.
Nähes, kuidas liigub veiniklaas enne purunemist, jõudsime järeldusele, et see, mida otsisime, oli esimene sagedus, mis paneb klaasi ülemise osa diagonaalsel viisil kõikuma.
Kõigil struktuuridel on lõpmatu arv resonantssagedusi, kuid kuna me polnud kindlad, kus ülaltoodud videos näidatud sagedus esineb, otsustasime proovida veiniklaasi kümmet madalaimat resonantssagedust.
Avastasime, et kõige madalamatel sagedustel esinenud võnked olid tingitud klaasi võnkumisest külgsuunas ümber varre, kuid see ei olnud sagedus, mida otsisime ja mis põhjustaks klaasi purunemist.
Sagedusrežiimis 4 (500Hz) hakkasid juhtuma põnevad asjad. Siin vibratsiooni animeerides nägime, et see langeb kokku varem näidatud videoga. Teisisõnu, kui loome helisageduse 500Hz koos helitasemega üle 100dB, siis teoreetiliselt see klaas puruneb ja müüt on kinnitust leidnud.
Sagedusanalüüs, mida selles näites kasutasime, on osa SOLIDWORKS Simulation Professional paketist. Meie tootelehtedelt leiad teavet erinevate SOLIDWORKS Simulation lahenduste kohta ning lisainfot selle kohta, kuidas need võimaldavad sul oma toodet testida.
Kui sul on simulatsioonide kohta küsimusi, võta kindlasti ühendust, oleme vaid hiirekliki kaugusel.
