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応答スペクトル解析
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線形弾性系(塑性変形を起こす前)の応答スペクトル解析 / Femap with NX Nastranの解析事例です。
構造系の振動問題を考える場合、構造物が塑性変形を起す前と後に分ける必要があります。
ここでは、
材料の特性変化のない、線形弾性系(塑性変形を起す前)の応答スペクトルを説明します。
外から働く振動の時刻的変化が明らかな場合、
過渡応答解析をすることで、精度の良い結果を時刻に沿って得ることができます。
しかし、設計を行う場合、時間に関係なく、最大変位、力を知ることは非常に重要です。
1自由度系で説明しましょう。
時刻tに外力P(t)が働いた場合、
変形量uと剛性kの積が抵抗力Fsとなり、
速度vと減衰係数cの積が減衰力Fdとなり、
ニュートンの運動の第2法則により、次の式が成立します。
加速度a、質量mとします。


この式は、ある動き(ap(t))に対する系の応答は、
系の固有振動数ωnと減衰定数ζのみに依存しており、質量mが変わろうと、剛性kが変わろうとも、
同じ固有振動数ωnと減衰定数ζを持つ系の応答は同一となることを示しています。
応答スペクトル解析の場合、加振条件をどれだけ現実の条件を設定できるかが重要ですが、
今回は上の正弦波をX方向の入力条件とします。
1自由度の応答スペクトル解析結果の加速度は、
右図のようになります。

想定した構造物の多自由度モデルに同じ、
振動条件を入力として、過渡応答解析を行いました。
同じ部位の加速度は右図のようになりました。

解析に利用した機能
本解析は、Femap with NX Nastran (Dynamic Response) 応答スペクトル解析の機能を使用しました。
資料ダウンロード
Femap with NX Nastran 応答スペクトル解析の資料を下記よりダウンロードいただけます。
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Femap with NX Nastran 応答スペクトル解析 |