| |
SIMULACIÓ I DISSENY INNOVADOR: VIBRACIONS
Es poden considerar vibracions, les variacions periòdiques temporals de diferents magnituds. En concret, una vibració mecànica és el moviment d'un cos que oscil·la al voltant d'una posició d'equilibri.
Les causes de les vibracions mecàniques són moltes, però bàsicament estan íntimament relacionades amb toleràncies de mecanització, desajustos, moviments relatius entre superfícies en contacte, des balanços de peces en rotació u oscil·lació. Aquests fenòmens anteriorment anomenats produeixen quasi bé sempre un desplaçament del sistema des de la seva posició d'equilibri estable originant una vibració mecànica.
La major part de vibracions en màquines i estructures són indesitjables perquè augmenten els esforços i es pèrdues d'energia que les acompanyen. Amés, son font de desgast de materials, de danys per fatiga i de moviments i sorolls molestos.
La simulació per elements finits permet obtenir els modes propis d'una estructura, és a dir, les freqüències de ressonància intrínseca de l'estructura, amb la representació de la deformació a dites freqüències (MODEL MODAL). El coneixement dels modes propis de l'estructura permet avaluar les seves prestacions de forma independent de seu entorn d'operació. Amés els resultats d'anàlisis modal faciliten la definició de millores estructurals, al aportar un model numèric i gràfic del comportament mecànic.
Per la determinació del comportament dinàmic d'una estructura mecànica existeixen 3 tipus de models:
- Model espacial: Tota estructura es pot modelar espacialment a través d'un conjunt de sistemes de massa, amortidor i motlle equivalent. Per això es defineixen una sèrie de matrius (Matriu de massa, matriu d'amortidor i matriu de rigidesa) característiques del sistema sota anàlisis.
- Model modal: Donades dites matrius, l'anàlisi modal es redueix a la resolució d'un problema de autovalors.
- Model de resposta: Expressió matemàtica que, a partir del model modal i del valor de amortiguament, ens permet obtenir les FRFs d'una estructura, és a dir, quin és el seu comportament en funció de la freqüència d'excitació.
- Fatiga de components:
L'aplicació de càrregues o desplaçaments periòdics en un component poden dur-lo a fallar en uns nivells de càrrega molt inferiors als que s'esperaria en una situació de càrrega monotònica. La predicció de la vida a fatiga d'un component es por abordar amb dues estratègies molt diferents:
- Reproduir les condicions de treball al laboratori i ciclar fins que la peça falli.
- Estudiar les propietats del material a fatiga i estimar la seva vida segons les càrregues a que és sotmès.
En l'estudi del comportament a fatiga la simulació és una eina molt potent ja que permet determinar l'estat de tensions i deformacions dels components en servei sota estats de càrrega molt diferents. Aquestes tensions i deformacions es poden combinar amb la caracterització del material i els models teòrics existents per tal d'obtenir una estimació de la vida fatiga del component. D'aquesta forma es pot reduir notablement l'esforç experimental, i econòmic, que la primera estratègia representa.
<< Tornar
|
