FEMtools Pretest & Correlation

FEMtools Pretest and Correlation è una soluzione completa per l’Analisi di Pretest Modale e per la Validazione dei Modelli mediante Correlazione FEA-Test.

FEMtools Pretest and Correlation contiene strumenti per l’Analisi di Pretest (trovare il numero e la posizione ottimale per i trasduttori) e l’Analisi di Correlazione (correlazione visuale e numerica tra due set di forme o funzioni : FEA-Test, FEA-FEA, Test-Test).

Utilizzando gli strumenti per il Pretest è possibile pianificare un ottima strategia per l’analisi modale sperimentale già nelle prime fasi della progettazione e migliorare la qualità dei dati sperimentali per la validazione e la taratura dei modelli.

L’Analisi di Correlazione è utilizzata per la validazione dei modelli, per identificare le migliori condizioni di misura, per valutare diverse strategie di modellazione numerica, per l’identificazione di eventuali errori nel modello, per l’individuazione di danni, …

I risultati dell’analisi di correlazione sono usati per definire gli obiettivi per la taratura del modello. Forme modali simili possono essere identificate nel database FE e test e calcolare i residui in termini di differenze nelle frequenze di risonanza, MAC (Modal Assurance Criterion), spostamenti modali.

Analisi di Pretest

L’analisi di Pretest è uno strumento per aiutare lo sperimentatore nella messa a punto di una campagna di test. Quando è disponibile il modello ad elementi finite di una struttura, può essere utilizzato per simulare i test fisici. Questo approccio fornisce allo sperimentatore le posizioni e le direzioni ottimali per eccitare la struttura, e la posizione migliore per i trasduttori di misura. Il modello FEM può essere ridotto e convertito in un modello sperimentale. Le possibilità per l’applicazione con successo dell’analisi di correlazione e l’aggiornamento del modello FEM aumentano considerevolmente quando i test sono fatti partendo dai risultati ottenuti da un’analisi di pretest.

Alcune delle risposte che può fornire l’analisi di pretest:

  • Stimare quanti modi ci si devono aspettare in un range di frequenza dato
  • Trovare la posizione ottimale per l’eccitazione e i trasduttori in una analisi modale sperimentale
  • Creare un modello di Test partendo da un modello ad elementi finiti ridotto e esportarlo in un formato leggibile dai pacchetti software utilizzati per il test modale
  • Determinare le direzioni normali alla superficie delle superfici curve dal modello ad elementi finiti e utilizzare queste informazioni per trasformare i dati sperimentali in coordinate Cartesiane
  • Verificare l’influenza della massa degli accelerometri sui parametri modali.

Funzioni chiave

Analisi ad elementi finiti di base

Analizzare le forme modali nel range di frequenza. I dati FEA (modello, modi, FRF) possono essere importati o calcolati utilizzanto FEMtools Framework of solutori esterni.

Analisi ad elementi finiti di base

Analizzare le forme modali nel range di frequenza. I dati FEA (modello, modi, FRF) possono essere importati o calcolati utilizzanto FEMtools Framework of solutori esterni.

Selezione della posizione dei sensori

Selezione automatica mediante criteri quali accessibilità, costo, geometria (superficie esterna, spigoli o angoli) o mediante qualsiasi altro criterio definito dall’utente.

Metriche per il posizionamento dei sensori

Questi sono metodi semi-automatici per trovare la posizione e l’orientamento migliore dell’eccitazione, delle sospensioni, degli accelerometri. Essi sono basati sull’osservabilità dei modi obiettivo utilizzando informazioni sugli spostamenti modali o l’energia (cinetica o elastica). I metodi includono : Normalized Modal Displacements, Nodal Kinetic Energy.

Metodi basati sull’Eliminazione dei Sensori

Questi metodi eliminano iterativamente sensori dal set di candidati in maniera da mantenere la massima indipendenza lineare o ortogonalità tra le forme modali. I metodi includono : Effective Independence Method, Elimination by MAC, Iterative Guyan reduction.

Creazione e Esportazione di un modello sperimentale

Questo operazioni riguardano il troncamento del modello FEM, la conversione in modello sperimentale e l’esportazione verso un software di acquisizione modale. Sono disponibili comandi per la generazione automatica della mesh sperimentale. Il modello FE fornisce informazioni sulla direzione della normale sul punto di misura. Le direzioni di misura possono essere espresse mediante angoli di Eulero.

Vantaggi

  • Pianificare una strategia per la campagna di misura già nelle prime fasi del progetto.
  • Trovare facilmente la posizione ottimale per sensori, eccitazione e sospensioni.
  • Creazione del modello sperimentale a partire dalla mesh a elementi finiti.
  • Incrementare la qualità del dato sperimentale ai fini della validazione e taratura del modello FEM.

Analisi di Correlazione

L’analisi di correlazione è uno strumento per comparare quantitativamente e qualitativamente due gruppi di modelli e risultati. Anche se tipicamente vengono importati un database FEA e uno sperimentale, gli strumenti possono essere utilizzati per correlazione FEA-to-FEA e Test-to-Test.

Correlazione Spaziale

Comparare la collocazione spaziale di nodi e punti di misura in una tabella coppie nodo-punto e coppie di DOF. Questa operazione può richiedere il cambiamento dell’orientamento e la scalatura dei modelli. Tale operazione può essere effettuata manualmente o tramite strumenti automatici.

Correlazione Spaziale Visiva

Comparare visivamente le forme analitiche e sperimentali (deformazione statica, forme modali).

Correlazione Spaziale Globale

Comparare globalmente le forme analitiche e sperimentali. Questa informazione utilizzata per accoppiare le forme. Gli strumenti di correlazione includono il Modal Assurance Criterion (MAC) e controlli di ortogonalità delle forme.

Correlazione Spaziale Locale (localizzazione dell’errore)

Confronto spaziale delle forme analitiche e sperimentali. I risultati possono essere interpretati per individuare errori di modellazione.

Accoppiamento di deformate

Creare una tabella di coppie di deformate (statiche, modali o dinamiche)

Accoppiamento di FRF

Creare una tabella di FRF accoppiate.

Correlazione di FRF

Calcolare funzioni di correlazioni sulla forma e l’ampiezza per un insieme di coppie di FRF in funzione della frequenza.

Coefficienti di correlazione

Calcolare indici di errore per le risposte selezionate.

Applicazioni

FEMtools Pretest and Correlation Analysis è utilizzato per la validazione di modelli ad elementi finiti, determinazione delle migliori condizioni di test, valutazione di diverse strategie di modellazione, identificazione di errori di modellazione, identificazione del danneggiamento, etc.

I risultati dell’analisi di correlazione vengono utilizzati come riferimento per la validazione e l’aggiornamento dei modelli. Forme modali simili possono essere identificate nel database FE e test e calcolare i residui in termini di differenze nelle frequenze di risonanza, MAC (Modal Assurance Criterion), spostamenti modali.

Un’altra applicazione è fornire all’analista informazioni che possono soltanto essere misurate. Un esempio è lo smorzamento modale, utilizzato nella tecnica della sovrapposizione modale. Lo smorzamento modale ottenuto sperimentalmente può essere applicato alle forme modali analitiche e tarato utilizzando l’analisi di correlazione, in maniera da trovare la migliore correlazione con la risposta sperimentale.

La correlazione modale è utilizzata anche per scalare le forme modali sperimentali ottenute da sistemi OMA (Output-only Modal Analysis). I soliti coefficienti di scalatura utilizzati nel modello analitico (es. massa modale unitaria) possono essere applicati alle forme modali correlate.

A differenza della correlazione globale, i metodi spaziali possono essere utilizzati per identificare aree di migliore e peggiore correlazione che, in unione alle informazioni strutturali, possono essere interpretate come “errori di modellazione”. In base a come questi strumenti vengono utilizzati, i risultati possono aiutare l’analista a selezionare i valori per l’aggiornamento (parametri), o possono essere utilizzati per identificare il danneggiamento strutturale.

Funzioni Chiave

  • Correlazione FEA-Test, FEA-FEA, Test-Test .
  • Mappatura dei modelli automatica o manuale
  • Definizione, classificazione e flitraggio della tabella delle coppie di DOF.
  • Correlazione di deformate statiche, modali e operative utilizzando il Modal Assurance Criterion (MAC).
  • Auto- e Cross-ortogonalità tra le forme modali utilizzandi le matrici di massa complete o ridotte.
  • Supporto automatico per modi doppi (strutture assialsimmetriche).
  • Accoppiamento automatico di forme modali.
  • Analisi del contributo al MAC.
  • Correlazione di forma spaziale utilizzando Coordinate MAC (CoMAC), Coordinate Orthogonality Check (CORTHOG), Correlated Shape Difference and Modal Force Residue analysis.
  • Correlazione di FRF (SAC, CSAC, CSF).
  • Correlazione utilizzando i sistemi di coordinare locali sperimentali.

Interfaccia Utente

  • Tutti i comandi di creazione, modifica e analisi sono accessibili attraverso menu e interfacce di dialogo intuitive, o attraverso comandi in formato libero per esecuzioni batch e per l’automazione del processo.
  • Documentazione completa in formato elettronico.
  • Visualizzatori grafici dedicati per l’ispezione e l’interpretazione dei risultati.
  • Selezione interattiva mediante il mouse.
  • Accesso diretto ai dati FEA e Test.

Prerequisiti

  • FEMtools Framework con il basic FEA Solvers (incluso).
  • FEMtools Dynamics (incluso).

Opzioni

  • Upgrade al modulo FEMtools Model Updating.
  • Interfaccia e driver NASTRAN.
  • Interfaccia e driver ANSYS.
  • Interfaccia e driver ABAQUS.
  • Interfaccia e driver UNIVERSAL FILE.