案例研究 1：酒杯的频率分析

在本案例研究中，您将对酒杯（见图 8.1）进行频率分析，并确定其前三个固有/共振频率及其相关的振型。此外，确定在 X、Y 和 Z 方向上的质量参与。

项目描述

将酒杯的底部固定以表示其工作条件，见图 8.2。酒杯由玻璃材料制成。

项目摘要

在本案例研究中，您将在不施加任何外力的情况下对酒杯进行频率分析。

注意：您可以在施加或不施加夹具和载荷的情况下进行频率分析。但是，建议对模型施加所需的夹具以表示其真实工作条件。虽然对模型施加外部载荷是可选的，但如果这样做，其影响会在频率分析中被考虑。

以下顺序总结了案例研究大纲：

下载第 8 章的文件
打开酒杯
开始频率分析
定义频率分析的属性
施加材料和夹具
生成网格
运行频率分析
显示固有/共振频率
查看不同的振型
显示质量参与
保存结果

第 1 节：下载第 8 章的文件

登录 CADArtifex 网站（cadartifex.com/login），并使用您的用户名和密码登录。
登录后，在左侧菜单的 CAE TEXTBOOKS 部分中单击 SOLIDWORKS Simulation > SOLIDWORKS Simulation 2023。本教材的所有资源文件将出现在页面右侧各自的下列列表中。
在 Case Studies 下拉列表中选择 C08 Case Studies 文件。Co8 Case Studies 文件的下载将开始。下载完成后，您需要解压下载的文件。
将解压后的 C08 Case Studies 文件保存在 SOLIDWORKS Simulation 文件夹内的 Case Studies 文件夹中。

第 2 节：打开酒杯

如果尚未启动 SOLIDWORKS，请启动它。
单击 Welcome 对话框中的 Open 按钮或 Standard 工具栏中的 Open 工具。将出现 Open 对话框。
浏览到系统本地驱动器中的位置 > SOLIDWORKS Simulation > Case Studies > C08 Case Studies > Case Study 1。接下来，选择 Wine Glass，然后单击对话框中的 Open 按钮。酒杯将在 SOLIDWORKS 中打开。

第 3 节：开始频率分析

单击 CommandManager 中的 Simulation 选项卡。将出现 Simulation CommandManager 的工具。
单击 Simulation CommandManager 中的 New Study 工具。Study PropertyManager 将出现在图形区域的左侧。
单击 PropertyManager 的 General Simulation 卷展栏中的 Frequency 按钮以执行频率分析，见图 8.3。
在 PropertyManager 的 Name 卷展栏的 Study name 字段中输入 Wine Glass Frequency Study，见图 8.3。
单击 PropertyManager 中的绿色对勾按钮。Wine Glass Frequency Study 将添加到 Simulation Study Tree 中，见图 8.4。

第 4 节：定义频率分析的属性

在开始执行频率分析之前，您需要定义其属性。

在 Simulation Study Tree 中右键单击 Wine Glass Frequency Study（算例名称），然后在出现的快捷菜单中单击 Properties 工具，见图 8.5。将出现 Frequency 对话框，见图 8.6。

在对话框的 Options 区域的 Number of frequencies 字段中输入 3，以计算酒杯的前三个固有频率。

提示：您也可以计算最接近您感兴趣的频率的频率。为此，您需要选中对话框的 Options 区域中的 Calculate frequencies closest to: (Frequency Shift) 复选框，然后输入您感兴趣的频率值。Upper bound frequency 单选按钮用于指定要计算的频率的上限。这样做时，程序将计算低于指定限制的频率。

单击对话框中的 OK 按钮。要计算的前三个频率数即被定义。

第 5 节：施加材料和夹具

现在，您需要将材料和夹具施加到模型上。

通过单击 Simulation CommandManager 中的 Apply Material 工具来调用 Material 对话框。
在 Material 对话框中展开 SOLIDWORKS Materials 库的 Other Non-metals 类别，然后单击 Glass 材料，见图 8.7。Glass 材料的所有属性将出现在对话框的右侧面板中，见图 8.7。

单击 Apply 按钮，然后单击 Material 对话框中的 Close 按钮。Glass 材料即被施加到模型上，其外观相应地在图形区域中发生变化。

现在，您需要施加 Fixed Geometry 夹具。

在 Simulation Study Tree 中右键单击 Fixtures 选项，然后在出现的快捷菜单中单击 Fixed Geometry 工具。将出现 Fixture PropertyManager。
旋转模型，以便您可以查看其底面，然后选择它以施加 Fixed Geometry 夹具，见图 8.8。

单击 PropertyManager 中的绿色对勾按钮。Fixed Geometry 夹具即被施加到酒杯的底面。现在，将模型的方向改回等轴测。

第 6 节：生成网格

现在，您需要在模型上生成网格。

使用 Create Mesh 工具以默认网格参数生成基于曲率的网格。图 8.9 显示了划分网格后的模型。

第 7 节：运行频率分析

现在，您需要运行静态算例。

单击 Simulation CommandManager 中的 Run This Study 工具。将出现 Wine Glass Frequency Study（算例名称）窗口，显示分析进度。运行分析的过程完成后，Results 文件夹将添加到 Simulation Study Tree 中，其中包含指定数量振型的振幅结果。默认情况下，第一个振型被激活。因此，第一个固有频率的振型和合成振幅图解将出现在图形区域中，见图 8.10。

第 8 节：显示固有/共振频率

现在，您需要显示酒杯的固有/共振频率。

在 Simulation Study Tree 中右键单击 Results 文件夹，然后在出现的快捷菜单中单击 List Resonant Frequencies 工具，见图 8.11。将出现 List Modes 窗口，见图 8.12。

List Modes 窗口显示模型计算出的固有/共振频率列表，以及各自对应的振型编号，以 Rad/sec 和 Hertz 为单位。此外，它还显示每个固有频率对应的周期（以秒为单位），参见图 8.12。

查看酒杯在不同振型编号下计算出的固有频率。振型编号 1 的频率为 16.239 hertz，振型编号 2 的频率为 16.242 hertz，振型编号 3 的频率为 40.057 hertz。您需要确保酒杯不会在其计算出的任何固有频率下工作，以避免因共振而失效。
单击 List Modes 窗口中的 Save 按钮。将出现 Save As 对话框。在此对话框中，浏览到您想要保存固有频率计算结果的位置。接下来，单击对话框中的 Save 按钮。结果文件将以 .csv 文件扩展名保存在指定位置。您可以在 Microsoft Excel 中打开 .csv 文件。
单击 List Modes 窗口中的 Close 按钮将其关闭。

第 9 节：查看不同的振型

默认情况下，Amplitude1 (-Res Amp - Mode Shape 1-) 结果在 Simulation Study Tree 的 Results 文件夹中被激活。因此，酒杯的振型 1 将出现在图形区域中。要显示振型 2 和 3，请在 Simulation Study Tree 中双击它们各自的结果。图 8.13 和 8.14 分别显示了振型 2 和 3。