Analisi dinamica modale probabilistica

[njos]

A giorni comincerò la tesi sperimentale per la mia laurea VO con un tirocinio semestrale presso una nota azienda produttrice di motori aeronautici.

L'ing. capo del settore ricerca mi ha assegnato l'analisi in oggetto applicata a un combustore (o camera di combustione che dir si voglia).

Il software che userò sarà ANSYS coadiuvato da NASTRAN e PATRAN.

Nella mia carriera accademica non ho mai avuto a che fare con analisi di questo tipo, ed è per questo che chiedo a chiunque ne sapesse qualcosa di illuminarmi circa l'arogmento. Ho letto in rete che l'analisi modale è un'analisi in cui si studiano i modi di vibrare di una struttura. Se sono fortunato magari becco quello che conosce e utilizza il programma e può darmi qualche dritta su come incanalare il lavoro, o magari dove guardare per cercare di capire cosa sia un'analisi dinamica e soprattutto che vuol dire quel "probabilistica" che tanto mi spaventa.

Chiaramente ho intuito il significato di quello che sto per fare, cerco spiegazioni che siano un tantino più dettagliate.

Grazie a tutti!

Modificato 15 Settembre 2008 da njos

[Captor]

Personalmente non ho (ancora) mai fatto un'analisi modale in Ansys o Nastran (anche perchè l'esame di dinamica strutturale è uno dei pochi che mi manca...), quindi spero passi qualcuno più esperto in materia...

 

In ogni caso l'ho visto fare in Nastran, e se ti può confortare non mi è parso difficile... In sintesi, oltre ai soliti step (geometria, elementi, parametri del materiale (E,ni), mesh, carichi (in questo caso variabili nel tempo),....) hai che, il programma ti dà l'elenco dei modi di vibrare della struttura, e ti fa proprio visualizzare (con un'animazione) ogni singolo modo. Tipicamente prenderai i modi principali e verificherai che le loro frequenze non siano vicine a quella di risonanza della struttura (pena.... cambiare qualcosina nella struttura). O anche potresti dover verificare che lo spostamento massimo della struttura non sia eccessivo.

 

Insomma ti aspetta un lavoro del genere

Modificato 17 Settembre 2008 da Captor

[Maurice]

Se stai a digiuno di analisi modale (da un punto di vista teorico), ti aspetta un duro studio

Da un punto di vista operativo, il tuo lavoro si svolgerà in due ambiti:

 

1 - creare le mesh, scegliere il risolutore numerico più adatto, grafici, animazioni ecc...;

2 - analizzare i risultati;

 

Per il primo caso, tutto verrà svolto dalla tua combo Ansys/Nastran/Patran. Per affrontare il secondo caso, devi affidarti a qualche dispensa di un corso di Dinamica Strutturale: ti serviranno, altrimenti addio analisi!

[njos]

Ok grazie ragazzi, sto attingendo quante più info possibli e il quadro di quello che dovrò fare mi è sempre più chiaro! Dopo anni di studio credetemi non mi spaventa finalmente studiare per qualcosa di pratico e tangibile. Ho scelto di fare la tesi in azienda proprio per questo motivo! Cmq grazie per l'aiuto

[maxmangia72]

Ciao,

 

Io sono abbastanza esperto di analisi modale anche se la ho maggiormente affrontata dal punto di vista sperimentale più che da quello della

simulazione.

 

Alcuni suggerimenti che posso darti in ogni caso

 

Partire da zero a definire il modello ad elementi finiti sarà l'impresa più complicata ( spero che abbiano qualcosa di già pronto)

detto questo tutti i sistemi sono dotati routine di calcolo adeguate

Concetti base di analisi modale :

 

Il movimento di una stuttura sottposta a carichi dinami è la sovrapposizione dei sui modi propi di vibrare

l'analisi modale consente di trovarli : Frequenze, Forme e smorzamenti (da un punto di vista della simulazione trovare gli smorzamenti giusti sarà la cosa più complicata) . Dal modello ad elementi finiti puoi quindi ricavare il modello modale che ti serve per simualre il comportamento dinamico della tua stuttura :

 

Cosa fai in pratica

 

Ma + Cv + Ks = F

 

a = accelerazione

v = velocità

s = spoastamento

M = matrice delle masse

C = Matice degli smorzamenti

K = Matrice delle rigidezze

 

M,C,K sono date dal tua mesh ad elementi finiti (nelle propietà dei materiali è possibile definire degli smorzamenti ?)

 

considera che a = -w^2*s

e che v = jw*s

w = 2*PI*f

f = Frequenza in Hz

J = immaginario

 

La formula iniziale diventa :

 

s[-Mw^2 +jCw+K] = F

 

Dai tui ricordi di algebra matriciale devi trovare gli w (autovalori) che annulino l'espressione :

 

[-Mw^2 +jCw+K] = 0 Gli w sono le frequenze propie mentre i corrispettivi autovettori sono le forme modali

[njos]

Grazie sei stato molto gentile, nel frattempo ho cominciato un po' a capirci di più! E' proprio vero che l'esperienza è lo studio migliore!

Per adesso sto facendo analisi modali (e probabilistiche) su strutture abbastanza semplici per familiarizzare con ANSYS, in seguito credo che le difficoltà aumenteranno anche se a livello operativo il software fa tutto da solo, io devo solo inserire le proprietà del materiale e altri dettagli!

Se ho bisogno ti faccio un fischio, grazie ancora!

[Folgore89]

Scusate l'ignoranza... trattandosi di argomenti molto tecnici non pretendo di capire chissà cosa, ma la curiosità mi mangia vivo...

... qualcuno potrebbe spiegarmi di cosa si tratta?... o per lo meno provarci?

 

Grazie in anticipo...

 

P.S. Si tratta di calcolare la più probabile sollecitazione che subisce un corpo avente vibrazioni proprie e sottoposto a determinate vibrazioni esterne? (parlandone in soldoni...)

Modificato 21 Ottobre 2008 da Folgore89

[Maurice]

Scusate l'ignoranza... trattandosi di argomenti molto tecnici non pretendo di capire chissà cosa, ma la curiosità mi mangia vivo...

... qualcuno potrebbe spiegarmi di cosa si tratta?... o per lo meno provarci?

 

Grazie in anticipo...

 

P.S. Si tratta di calcolare la più probabile sollecitazione che subisce un corpo avente vibrazioni proprie e sottoposto a determinate vibrazioni esterne? (parlandone in soldoni...)

 

Provo a spiegarla in termini semplici.

L'analisi modale ti permette di studiare come una struttura (che può essere una semplice trave o una complessa ala) si "muove" al variare del tempo, intendendo per "muoversi" sia la deformazione sotto l'azione di un carico o le vibrazioni tipiche di un metallo.

La deformazione della struttura viene "spacchettata" in deformazioni elementari (dette modi), le quali sono più semplici da studiare e calcolare. Più modi utilizzi, più il tuo calcolo risulterà preciso. Un numero elevato di modi ti permette di studiare con dettaglio qualsiasi struttura, ma diventerebbe impossibile da calcolare a mano. Qui entrano in gioco i computer, i quali permettono di elaborare con estrema velocità le deformazioni di una struttura.

[Folgore89]

Grazie mille!!! Sei stato molto gentile!

 

A presto!

[I-TIGI]

Ciao,

 

io mi sono laureato la scorsa settimana in Ing. Aerospaziale ed Astronautica a Napoli (Federico II), con un tesi sul comportamento del campo acustico nel Piaggio P180. Ho esperienza di soluzione di modelli per l'analisi modale in Nastran e Patran. Se vuoi posso darti qualche dritta:

 

Per una analisi modale non c'è bisogno nè delle forzanti (come ho letto in qualche intervento) nè dei vincoli.

In Nastran si attiva con la SOL103, mentre in Patran, si richiama con la scheda (in Analysis) Modal Analysis.

E' importante che negli output che troverai, escano 6 modi rigidi. Se ciò non fosse, avresti sbagliato qualcosa.

Inoltre è necessario inserire, oltre al modulo di elasticità e al coeff. di poisson, anche la densità dei materiali in gioco. Infatti la pulsazione omega è pari alla radice di K, la rigidezza, su m, la massa. Se non gli dai la densità i software non girano. Preventivamente dovresti fare una stima della massima frequenza analizzabile con il tuo modello. Sia per il teorema di Shannon sia per il problema dell'Aliasing. Investiga anche sul tipo di elementi da utilizzare nell'analisi.

 

Se hai bisogno di ulteriori informazioni, o magari di qualche file già compilato da me......scrivilo!

 

ciao ed in bocca al lupo!

 

Gennaro

[imperatore75]

Per una analisi modale non c'è bisogno nè delle forzanti (come ho letto in qualche intervento) nè dei vincoli.

 

Ma sei sicuro al 100% di quello che hai scritto?

 

Nascondi l'ultima parte di quella frase prima che il buon vekkio De Rosa o il grande Lecce ....ti fanno rifare l'esame.E Addio Laurea .Scherzo.Vedo che Ingegneria sta evolvendo negli ultimi anni....in peggio o in meglio non so!!!!!