Questo contributo degli ospiti sul blog di Altair è stato scritto dal team CAEfatigue, membro di Altair Partner Alliance.

Simile al ultimo post sul blog in cui abbiamo parlato della corrispondenza delle frequenze tra il Risolutore FRF e il caricamento in ingresso del PSD, è inoltre necessario disporre di una buona corrispondenza di frequenza tra il Risolutore FRF e un caricamento in ingresso sinusoidale. La comprensione di questo ti garantirà di calcolare risposte accurate e, quindi, danni da fatica nel dominio della frequenza utilizzando CAEfatigue VIBRATION (CFV).

Usiamo l'esempio seguente:

Per calcolare il danno da fatica e la durata della fatica nel dominio della frequenza, dobbiamo prima generare il RISPOSTA PSD questo è il risultato della moltiplicazione di FUNZIONE DI TRASFERIMENTO dal INGRESSO PSD. La funzione di trasferimento viene calcolata all'interno di CFV utilizzando i dati di sollecitazione FRF del solutore e l'ingresso PSD viene definito direttamente all'interno di CFV. Di seguito è riportato un esempio dei due PSD e della funzione di trasferimento connessa presentati dal plotter PSD nella GUI CFV (CFG).

Tuttavia, ora vogliamo applicare una scansione sinusoidale deterministica all'analisi che verrà inclusa insieme all'input casuale PSD; molti si riferiscono a questo come "seno su casuale"Caricamento in ingresso. All'interno di CFV, ciò può essere facilmente realizzato, ma dobbiamo fare molta attenzione per garantire che la risoluzione della scansione sinusoidale sia sufficiente per rilevare i picchi nella funzione di trasferimento. Altrimenti, la scansione sinusoidale potrebbe perdere le frequenze di risonanza e, quindi, non fornire una risposta accurata PSD. Questo non è diverso dal garantire una buona corrispondenza risoluzione / frequenza tra l'ingresso PSD casuale e la funzione di trasferimento, come discusso nel nostro post precedente.

Risoluzione della frequenza e rilevamento della risonanza della scansione sinusoidale

Che cos'è una spazzata sinusoidale?

Esempio di analisi SINE su RANDOM.
Giusto per essere molto chiari, una scansione sinusoidale applica a singolo onda sinusoidale ad una struttura e dopo che le risposte sono state calcolate, un'altra onda sinusoidale viene applicata alla struttura e poi un'altra; cioè uno dopo l'altro. Questo continua fino a quando tutte le onde sinusoidali nella spazzata sono state applicate e le risposte di tutte le onde sinusoidali sono state sommate. Se è richiesto anche un PSD casuale, questo viene applicato ogni volta che viene applicata la singola onda sinusoidale, cioè contemporaneamente all'onda sinusoidale. Di seguito è riportato un esempio di un'onda sinusoidale a 9 Hz e un PSD casuale, che vengono applicati insieme come un singolo EVENTO in un'analisi SINE su RANDOM all'interno del CFV. Nota: il CFV può anche applicare molte onde sinusoidali contemporaneamente (caricamento armonico), se lo si desidera, ma questo non sarebbe considerato uno sweep sinusoidale.

Supponiamo che l'analisi del FRF del solutore sia stata eseguita correttamente e catturi le risposte di picco FRF presenti nella struttura. Ciò garantirà che le funzioni di trasferimento (create all'interno di CFV) siano accurate e contengano tutte le frequenze di risposta che riflettono accuratamente la risposta del modello.

Considera la funzione di trasferimento nella trama in basso. Esiste un picco significativo nella funzione di trasferimento in cui si verifica lo stress peggiore. Questo picco è a 8,8 Hz. Possiamo usare queste informazioni per definire la nostra scansione sinusoidale.

All'interno del CFV, una scansione dell'onda sinusoidale può essere definita come una serie di onde sinusoidali singole usando a SINGSINE voce, a DETLOAD voce o a SINESW iscrizione. Per questo esempio, definiremo una serie di onde sinusoidali singole usando SINGSINE applicato con un caricamento PSD a input singolo casuale (mostrato come input PSD nel grafico sopra). Nota: CFV consentirà una scansione sinusoidale senza il caricamento casuale di PSD, se desiderato.

La nostra prima scansione è una serie di onde sinusoidali singole comprese tra 2 Hz e 32 Hz con un'ampiezza di 1 G e una spaziatura di 2 Hz. Questo sweep è piuttosto logico nella spaziatura e mancherà la risposta di picco a 8,8 Hz; vale a dire la frequenza dell'onda sinusoidale più vicina nello sweep è di 8 Hz.

Selezionando l'elemento "peggior caso", possiamo vedere dal diagramma degli eventi di seguito, che il danno peggiore si verifica all'evento 108, che contiene l'onda sinusoidale a 8 Hz con il caricamento PSD in ingresso casuale. Il danno da fatica a questo elemento per questa frequenza è 0,09. Il danno totale da fatica previsto dall'applicazione di tutte le onde sinusoidali e PSD casuali su questo elemento è 0,12, in cui un valore di 1,0 rappresenterebbe un errore. Un utente può erroneamente sentirsi a proprio agio con questi risultati e presumere che la struttura non fallirà, ma l'analisi ha avuto una spaziatura di rotta nella scansione sinusoidale e la risonanza di picco è stata mancata.

La nostra seconda scansione è una serie di onde sinusoidali singole comprese tra 2 Hz e 32 Hz con un'ampiezza di 1 G e una spaziatura di 1 Hz. In questa scansione abbiamo migliorato la spaziatura di frequenza ma non riusciamo ancora a includere la frequenza di risonanza di 8,8 Hz; vale a dire che la frequenza dell'onda sinusoidale più vicina nello sweep è di 9 Hz.

Selezionando lo stesso elemento del "caso peggiore", possiamo vedere dal diagramma degli eventi di seguito, che il danno peggiore si verifica all'evento 1090, che contiene l'onda sinusoidale a 9 Hz con il caricamento PSD in ingresso casuale. Il danno da fatica a questo elemento, solo per questa frequenza è 0,45. Il danno totale da fatica previsto dall'applicazione di tutte le onde sinusoidali e PSD casuali su questo elemento è 0.69, dove 1.0 rappresenterebbe un errore. Un utente può sentirsi a proprio agio sul fatto che questa struttura passerà perché il danno è inferiore a 1,00 ma cosa succede se effettivamente applichiamo un'onda sinusoidale a 8,8 Hz, che è la frequenza di risposta di picco.

La nostra terza e ultima scansione è una serie di onde sinusoidali singole comprese tra 2 Hz e 32 Hz con un'ampiezza di 1 G e una spaziatura di 1 Hz (come sopra). Tuttavia, sostituiremo l'onda sinusoidale da 9 Hz con un'onda sinusoidale da 8,8 Hz per corrispondere alla frequenza di risposta di picco osservata nella funzione di trasferimento. Selezionando lo stesso elemento "peggiore", possiamo vedere dal grafico degli eventi di seguito, che il danno peggiore si verifica all'evento 1088, che contiene l'onda sinusoidale di 8,8 Hz e il caricamento PSD di input casuale. Il danno da fatica a questo elemento per questa sola frequenza è 0,80. Il danno totale da fatica previsto dall'applicazione di tutte le onde sinusoidali e il PSD casuale a questo elemento è 1.04, dove 1.0 sarebbe un errore.

Questo risultato è significativamente diverso dal primo sweep che ha previsto solo un danno totale di 0,12 (a causa di una spaziatura dell'onda sinusoidale del corso nello sweep) e il secondo sweep che ha predetto un danno totale di 0,69 (migliore spaziatura ma mancava ancora la frequenza di risonanza in la spazzata).

CONCLUSIONI:

Sotto carico da un PSD casuale e una scansione sinusoidale correttamente definita (inclusa la frequenza di risonanza) la struttura potrebbe non funzionare a causa della fatica perché il valore del danno è appena sopra 1,0. Questa possibilità di fallimento è stata persa quando lo sweep era spaziato in modo inappropriato o non includeva la frequenza di risonanza e l'utente avrebbe potuto pensare, sulla base di dati incompleti, che la struttura fosse accettabile.

Pertanto, è indispensabile comprendere le frequenze di risonanza all'interno del modello, in particolare all'interno della gamma di frequenza operativa prevista, e includere tali frequenze all'interno della scansione sinusoidale per ottenere la migliore previsione di risposta dall'analisi.

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