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wikialtro2018:start

Lezioni Master Aprile 2018

mentat2013.1 -ogl -glflush

Telaietto simil-FSAE

modello di partenza

modello a tarda lezione

telaio_monocoque_2018_v001.mud

inertial elements

telaio_monocoque_2018_v002.mfd

telaio_monocoque_2018_v003.mfd

:!: telaio_monocoque_2018_v004.mfd

Discussione:

  • elementi shell (elem. 75), beam(elem. 14), truss(elem. 9);
  • vincoli cinematici interni RBE2, RBE3, inserts;

Loadcases:

  • Prova statica di rigidezza torsionale;
  • Bump su anteriore dx (inertia relief);
  • Risposta dinamica: analisi modale;
  • Risposta dinamica a sollecitazioni armoniche: forza verticale ant. dx, campionamento risposta su range 1-100 Hz in 99*4+1=397 steps (passo 1/4 Hz);

back view side view effetto vincolamento improprio su comportamento dinamico di struttura.

:!: inerzia_parallelepipedo_equivalente_motore.ods

:!: inerzia_parallelepipedo_equivalente_gruppi_mozzo.ods

:!: https://it.wikipedia.org/wiki/Inertanza

:!: masse concentrate da inserire

Foglio di calcolo di confronto tra i risultati in termini di inertanza di una risposta dinamica in bassa frequenza e la simulazione statica in inertia relief. :!: telaio_monocoque_inertanze_centroruota_antsx_z.ods

datasheet honeycomb per assorbimento impatti (idea non nuovissima)

procedura per animare oscillazioni complesse


Integrazione: risposta smorzata

Per inserire uno smorzamento strutturale (es. 1% del critico) occorre seguire i seguenti step:

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  • entro nel menu menu MAIN → MATERIAL PROPERTIES → MATERIAL PROPERTIES;
  • definisco preventivamente una table da menu TABLES, NEW → 1 INDIPENDENT VARIABLE
    • definisco NAME come modula_stiffmatmult
    • setto il TYPE della Indipendent variable v1 a frequency
    • definisco la table per FORMULA e batto 1/pi/v1, ossia definisco una $g(f)=\frac{1}{\pi f}$
  • torno nel menu menu MAIN → MATERIAL PROPERTIES → MATERIAL PROPERTIES con RETURN;
  • seleziono qui il materiale “titanio”, quindi entro nel menu STRUCTURAL → DAMPING e attivo DAMPING;
  • lascio a valore nullo lo MASS MATRIX MULTIPLIER
  • definisco uno STIFFNESS MATRIX MULTIPLIER pari allo smorzamento frazione del critico desiderato, nel caso specifico 0.01,
  • lo modulo per una TABLE cliccando sul menu TABLE che affianca stiffness matrix multiplier
  • scelgo la table modula_stiffmatmult appena definita, quindi do OK e ancora OK per tornare al menu material properties
  • in questo modo ho definito lo smorzamento fraz. del critico in funzione dei coefficienti $\alpha$ e $\beta$ del Rayleigh damping, supponendo nullo $\alpha$ e quindi il contributo della matrice massa alla matrice smorzamento. In pratica ho $\zeta = \frac{1}{2}(\frac{\alpha}{2 \pi f}+2 \pi f \beta)$ con $\alpha=0$ e $\beta= 0.01 \cdot g(f)=\frac{0.01}{\pi f}$, da cui $\zeta=0.01$ come desiderato.
  • passo quindi al menu MAIN → JOBS e creo una copia del job di risposta in frequenza non smorzata risposta selezionandolo e utilizzando il comando COPY in alto a sx
  • rinomino in rispostasmorzata il nuovo job
  • entro nel menu PROPERTIES, da cui seleziono ANALYSIS OPTIONS; qui attivo COMPLEX DAMPING dal blocco dynamic harmonic, quindi esco con OK
  • vado quindi in JOB RESULTS e disattivo Stress e Equivalent von Mises stress
  • inserisco al loro posto da AVAILABLE ELEMENT SCALARS
    • Equivalent Real Harmonic Stress , layers MAX & MIN
    • Equivalent Imag Harmonic Stress , layers MAX & MIN
    • le REAL HARMONIC e IMAG HARMONIC equivalenti delle componenti di sollecitazione dell'elemento trave come da paragrafo successivo, , layers DEFAULT, oltre al comune Beam Orientatio Vector
  • inserisco da AVAILABLE ELEMENT TENSORS
    • Real Harmonic Stress , layers ALL
    • Imag Harmonic Stress , layers ALL
  • Si procede quindi a lanciare il calcolo come di consueto da RUN → SUBMIT e aprendo il file dei risultati con OPEN POST FILE (RESULTS MENU)
  • La deformata appare ora visualizzabile con fase entro il ciclo di oscillazione (vedere menu DEFORMED SHAPE SETTINGS); nel caso senza smorzamento la fase poteva essere solo 0° o 180°, casistica rappresentabile mediante una variazione di segno delle componenti di spostamento o di tensione monitorate. Ricordo che la componente reale ha fase 0° (modulata in $\cos(\omega t)$) mentre la componente immaginaria ha fase 270° (modulata in $-\sin(\omega t)$). Ricordo inoltre che alla risonanza si amplifica fortemente la componente immaginaria della risposta, mentre si annulla quella reale (la risposta è infatti sfasata di ~90° rispetto all'eccitante).
  • Raccogliamo a titolo di esempio lo spostamento in direzione $z$ del nodo al centro impronta a terra della ruota (o equivalentemente al centro ruota):
    • dal menu POSTPROCESSING RESULTS, con file dei risultati t16 aperto, procedere entro il menu HISTORY PLOT
    • definire il punti di campionamento con SET LOCATIONS, fornendo quindi al prompt 146 [invio], seguito da un END LIST
    • definire il range di sottoincrementi di campionamento da INC RANGE, fornendo quindi al prompt 0:1 [invio], 0:397 [invio], 1 [invio], come sottoincrementi di inizio, fine e passo di campionamento.
    • procedere a compilare diagrammi sulla base dei dati appena campionati dal menu ADD CURVES, quindi ALL LOCATIONS (ho selezionato un solo punto di campionamento); richiedo la compilazione di un grafico che abbia come asse delle ascisse la global variabl Frequency, e come asse delle ordinate Displacement Z Magnitude. Con FIT adatto le scale del grafico alla curva.
    • Con RETURN torno al menu HISTORY PLOT, ove posso ridurre la frequenza delle etichette indicanti l'incremento portando SHOW IDS da '1' a '10'; inserendo valore '0' ometto la visualizzazione delle etichette.
  • I picchi di risposta alle risonanze appaiono ora finiti (non erano limitati in assenza di smorzamento), ed è ora visibile che alcuni modi propri, pur non essendo strettamente ortogonali all'eccitante, risultano scarsamente accoppiati e facilmente contenuti da un ridotto smorzamento strutturale.

Riferimenti per valutazione damping strutturale

structural_damping_values_jdstevenson.pdf

damping_cross-reference_and_material_properties.pdf

f_orban_damping_of_materials_and_members_in_structures.pdf

tom_irvine_damping_in_bolted_and_welded_joints.pdf

estratto vol. 2, sezione 8 di Soovere, J., and M. L. Drake. Aerospace Structures Technology Damping Design Guide.LOCKHEED-CALIFORNIA CO BURBANK, 1985.

materiale didattico spiccio

RBE3 (vs. RBE2)

Dimostratore RBE2 vs RBE3

immagine cinematica RBE3.

sorgente ipe

Singolarità stato tensionale - cuscinetti

Grattacapi

Instabilità flesso-torsionale trave I

solo mesh

  • acciaio S355JR, Rs=355 MPa;
  • campata: 1120 mm;
  • altezza profilo: 120 mm (da piano medio a piano medio ali);
  • larghezza profilo: 40 mm;
  • spessore anima: 2 mm;
  • spessore ali: 4 mm;
  • spessore fazzoletti di rinforzo ai supporti: 4mm;
  • carico: 50kN;

:!: mezzo svolto

svolto

perturbazione: spostamento

  • x → x
  • y → y +x*z/40/1200*(1.0)
  • z → z

agli elementi dell'ala superiore (ala superiore lievemente torta, slope max 1.0/40)

svolto, forma perturbata

Altro materiale

wikialtro2018/start.txt · Ultima modifica: 2018/06/18 16:45 da ebertocchi