Dinamica e Vibrazioni

Dinamica e Vibrazioni

La gran parte delle strutture reali è soggetta a eccitazioni vibratorie. Gli scenari applicativi sono i più vasti e spaziano dalle vibrazioni indotte da carichi aerodinamici su strutture civili come ponti o edifici, alle vibrazioni prodotte dal motore e la strada sulla scocca di una automobile, a situazioni vibrazionali complesse come quelle a cui è soggetta la struttura di un satellite al lancio. Il comportamento di un sistema meccanico in condizioni vibratorie può essere simulato efficacemente a partire dal calcolo delle frequenze proprie e dei modi propri di vibrare, tramite simulazioni di dinamica strutturale come la FRF (risposta in frequenza), l’analisi shock e random.
Perché Scegliere SmartCAE

Perchè scegliere SmartCAE?

SmartCAE dispone della necessaria competenza per offrire servizi di analisi dinamica e vibrazioni in outsourcing e in staffing. Il nostro Team di esperti è in grado di fornire rapidamente le risposte ai quesiti legati alle prestazioni dinamiche del tuo prodotto in termini di frequenze di risonanza, forme modali, distribuzione di massa e rigidezza, caratterizzazione dello smorzamento. Contattaci per una consulenza telefonica gratuita.

La Nostra Esperienza

La Nostra Esperienza

Grazie all’esperienza maturata negli anni, siamo in grado di eseguire sia calcoli dinamici di vibrazione quali analisi modale, risposta FRF, risposta a shock, a eccitazione Sine-Random e PSD. Inoltre offriamo il servizio di misure sperimentali accelerometriche mediante la tecnica dell’hammer test su singoli componenti, macchine complete, apparecchi industriali, beni di consumo, dispositivi elettronici. A oggi abbiamo svolto più di 1000 progetti per oltre 130 clienti in Italia e nel Mondo. Possiamo mettere a tua disposizione oltre 60 anni-uomo di esperienza nel campo della simulazione assistita al calcolatore.

SmartCAE Certificazione ISO9001:2008

Certificazione ISO 9001:2008

Per garantire il miglior servizio possibile ai propri clienti, SmartCAE ha ottenuto dal prestigioso DNV-GL la certificazione di qualità ISO 9001:2008 con il seguente oggetto di attività: “Erogazione di Servizi di Sperimentazione Virtuale Applicata all’Ingegneria (CAE)”. La politica di gestione per la qualità costituisce una ulteriore garanzia dell’orientamento di SmartCAE alla soddisfazione dei propri clienti, ed al miglioramento continuo.

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Alcuni esempi di analisi FEM

Risposta dinamica FRF di una scocca

Risposta dinamica FRF di una scocca

Risposta armonica un motore diesel

Risposta armonica di un motore diesel

Analisi Dinamica Macchina Stampaggio Materie Plastiche

Analisi Dinamica Macchina per Stampaggio Plastica

Approfondimenti Tecnici

L’Analisi Dinamica mediante FEM può essere applicata a tutti i dispositivi, le macchine, le strutture nel cui funzionamento possono nascere delle eccitazioni di tipo alternato o armonico, che possono portare alla nascita di fenomeni vibratori e rumore. Gli scopi principali dell’analisi dinamica vibrazionale sono i seguenti:

  • evitare che le eccitazioni cadano in vicinanza di risonanze della struttura;
  • valutare il fattore di amplificazione della struttura (Q factor) e gli stress massimi rispetto a carichi variabili in modo noto in frequenza;
  • valutare risposte RMS di accelerazione e stress PSD di componenti aerospaziali agli ambienti vibratori random associati al lancio;
    valutare stress di picco e equivalenti in analisi di risposta shock SRS;
  • effettuare studi di fatica vibrazionale;
  • effettuare studi di confort vibro-acustico (ad esempio di NVH nel settore dei trasporti) quali la simulazione della risposta dinamica (inertanza, rigidezza dinamica) di scocche automobilistiche complete;
  • valutazione della risposta di grandi strutture industriali di supporto a macchinari rotanti (turbine, generatori, grandi motori marini).

L’analisi di base nel campo dello studio delle vibrazioni è la ricerca delle frequenze di risonanza, in maniera analoga a quanto avviene nell’analisi modale sperimentale. L’interpretazione tipica del risultato dell’analisi modale dice che le frequenze di risonanza devono essere tenute a “sufficiente distanza” dalle frequenze portanti delle eccitazioni periodiche che agiscono sul componente o sul sistema di interesse. L’analisi FEM permette di individuare sia le frequenze di risonanza che le forme modali ad esse associate, e pertanto consente di capire come eventualmente intervenire a livello progettuale per spostare (innalzare o abbassare) le frequenze proprie del sistema stesso.

Una volta compreso il comportamento dinamico di base della struttura tramite l’analisi modale, è possibile simulare la risposta dinamica rispetto a eccitazioni sinusoidali (FRF, sine analysis), eccitazioni random o shock, analisi più complesse e computazionalmente più intensive (si parla di “dinamica avanzata”), che richiedono la schematizzazione dello smorzamento della struttura in esame.

I nostri strumenti

NX Nastran

Nastran è riconosciuto universalmente come il solver più performante e accurato per l’analisi dinamica e il calcolo degli autovalori di un sistema. NX Nastran amplifica queste prestazioni grazie al suo solutore allo stato dell’arte che permette la parallelizzazione del calcolo sia su sistemi multi-core a memoria condivisa, che su cluster di macchine a memoria distribuita. Grazie a queste prestazioni allo stato dell’arte, con NX Nastran è possibile eseguire con velocità sia i calcoli di base come l’Analisi Modale, sia i calcoli più evoluti quali il calcolo delle curve FRF, l’analisi Sine-Random o Shock.

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SATK : Structural Analysis Toolkit

SATK Pro per NASTRAN offre capacità di post-processing avanzate per analisi di tipo generale e strumenti analitici allo stato dell’arte per l’analisi dinamica. Il Random Processor legge i risultati dell’analisi modale prodotti da NASTRAN (SOL 103) e calcola la risposta di una struttura soggetta ad una eccitazione random. SATK velocizza il post-processing di file op2 di grandi dimensioni generati da NX e MSC NASTRAN su Windows e Linux, e scrive la risposta random direttamente in fogli di calcolo Excel. SATK legge gli stress di elemento e calcola i margini di sicurezza basati su gruppi di elementi, ammissibili dei materiali, fattori di sicurezza e criteri di rottura definiti dall’utente.

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FEMtools

Un’aspetto essenziale dell’analisi dinamica è che spesso i risultati numerici vengono comparati con le misure sperimentali. Questo confronto ha portato alla definizione di quelli che si chiamano Indici di Correlazione, ovvero delle misure quantitative che esprimono l’analogia e la differenza tra quello che è stato calcolato e quello che è stato misurato. FEMtools mette a disposizione dell’analista e dello sperimentatore una serie di strumenti per eseguire facilmente l’analisi di Correlazione FEM-Test.

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