Mit der Modalanalyse lassen sich Bauteile oder auch Baugruppen auf Eigenfrequenzen hin analysieren. Dabei wird im Prinzip die geometrische Struktur mit allen möglichen Frequenzen angeregt und dabei ermittelt, bei welchen Frequenzen Bauteilschwingungen über einen bestimmten Schwellenwert entstehen.

Eigenfrequenzen sind diejenigen Frequenzen, bei denen sich Strukturen oder Bauteile von selber in der Schwingungsamplitude aufschwingen. Dabei entstehen sehr hohe Bauteilbelastungen die bis zum Bruch der Bauteile führen können. Im weniger schlimmen Fall wirken sich die Schwingungen auf die Geräuschentstehung oder in Form von spürbaren und unangenehmen Vibrationen aus.

Mit Pro/Mechanica können lineare Schwingungssysteme analysiert werden. Dazu wird ein Simulationsmodell aufgebaut.

Starre Verbindungen/Kopplungen einsetzen

Aufgrund der Einschränkung auf ein lineares Schwingungssystem sind nur starre Kopplungen von Körpern möglich (Verkleben bzw. Verschweißen). Kontaktdefinitionen jeglicher Art sind hierbei nicht möglich, da dies bereits einen nichtlinearen Kontakt darstellen würde.

Einspannungen definieren

Unsere Schaltung wird in Schaltrichtung frei beweglich zum Raumkoordinatensystem gelagert. Alle anderen Freiheitsgrade werden eingeschränkt.

Zusätzliche Masse einbringen

Einbringen von zusätzlicher Masse an bestimmten Punkten. Diese kann andere Bauteilmassen simulieren, welche letztlich auf ihre Masse und ihren Schwerpunkt und ihren Trägheitstensor reduziert

werden können. In diesem Falle ist es noch einfacher, es soll lediglich die Hälfte der Masse der Schaltmuffe mit simuliert werden.

Letztlich muss wie immer bei Pro/Mechanica für jedes Bauteil die Dichte, die Querkontraktionszahl und die richtigen Einheiten hinterlegt werden.

Ergebnis der Berechnung

Als Ergebnis werden die gefundenen Resonanzfrequenzen in einer Liste dargestellt. Zu jeder Frequenz kann der zugehörige Eigenmode (also die Schwingform für diese Resonanzfrequenz) angezeigt werden.

Hier sieht man die Auswertung der Verschiebung … überhöht dargestellt. Bei der Resonanzfrequenzanalyse können nur die Frequenzen mitsamt zugehöriger Eigenmoden ermittelt werden, die betragsmäßige Höhe der Auslenkung (oder alternativ der Spannung) hat keine Aussagekraft.

Die Höhe der Spannungen oder der Verschiebung kann nur dann quantitativ ausgewertet, wenn die Anregung in der Richtung und Höhe bekannt ist und vorgegeben wird. Dazu gibt es einen Beitrag zur Frequenz-Antwortanalyse (FRA).

Die Eigenfrequenz 0 Hz stellt eine Starrkörperbewegung dar. Da in unserem Falle die gesamte Baugruppe in axialer Richtung frei schwingen kann, wird dieser Freiheitsgrad bezüglich des globalen, raumfesten Koordinatensystem nicht eingeschränkt. Alle anderen Raumrichtungen sind fest. Daher gibt es die 0 Hz-Frequenz nur einmal in der Ergebnisliste.