案例2 - 信号塔动力学仿真

1.案例介绍

手机信号塔（也称为基站或移动通信基站）是一种用于传输无线信号的设备。它们通常位于高楼大厦、山丘或其他高地上，用于提供手机通信服务和数据传输服务。手机信号塔由天线、收发器和控制设备组成，可以发射和接收无线信号，与手机用户之间进行通信。
动力学分析主可以评估塔的结构在外部环境作用下的稳定性和安全性，帮助工程师和设计师了解信号塔在风荷载、地震等外部力作用下的响应情况，以及对塔结构的影响程度。从而降低在自然灾害发生时的风险，还有助于制定相应的防护措施和紧急预案，以保障通信网络的连续性和可靠性。

2.流程介绍

• 前处理与求解设置
  • 学习如何导入几何，自动生成网格
  • 学习如何导入模型网格
  • 学习如何设置模型与材料相关选项
  • 学习如何求解计算
• 后处理结果分析展示
  • 兴趣点结果
  • 结果云图

步骤一：导入几何

进入动力学分析模块，点击“几何”，上传几何文件phone_tower.step，本案例几何名为phone_tower。如下图所示：

步骤二：几何分组

点击“几何”前的“+”，弹出分组选项，点击后面“+”，选择添加面组，鼠标点击目标面进行选择施加位置，本案例创建两个面组。

步骤三：划分网格

点击“网格”，类型选择“几何生成”，“网格划分方法”选择“手动划分”，精度调至中间。并设置单元最大尺寸为1.2m，最小尺寸为0.05m。设置完毕后点击最下方的“生成网格”，等网格划分成功后，会显示网格信息。

步骤四：兴趣点

点击“兴趣点”后的“+”，根据坐标建立两个兴趣点

步骤五：接触设置

本案例无接触

步骤六：单元设置

单元设置主要目的是设置单元类型，在动力学分析模块中，单元类型可以设置为三维完全积分单元与三维缩减积分单元两种；网格类型可分为一阶网格与二阶网格两种。当单元设置为手动时，可对子模型进行单元设置。设置如下图所示：

步骤七：材料设置

点击“材料”后的“+”，选择材料库中“铁”的参数，将其赋值于体“volume_group”设置如下图所示：

步骤八：边界条件与载荷

点击“边界条件与荷载”后的“+”，选择“位移约束”，施加位置为face2；

再次添加边界“面分布载荷”，具体参数用公式表示，点击公式按钮输入对应公式，施加面在两个侧面“face_1”上。

步骤九：求解器设置

点击“求解器”前的“+”，首先点击“求解器设置”，求解方式选择“Multifrontal”，其他使用默认设置。

再点击“动力学分析设置”，在“计算空间”处选择“物理空间”，打开“阻尼设置”，其余参数的值参照图片设置。

步骤十：时间步&资源

设置“计算核数”为16核，“最大计算时间”3600s。

步骤十一：结果配置&计算

1）物理场

点击“物理场”后的“+”，添加“位移”、“应力”。

2）兴趣点结果

激活兴趣点开关，并选择相应的物理量及其分量。

3）计算

点击“仿真计算”，开始计算，直至提示成功即可。操作如下图所示：

步骤十二：结果展示

点击“仿真计算”前“+”，可以看见两种计算结果。

1）结果云图

2）兴趣点