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Tesi etd-04192013-092605


Tipo di tesi
Tesi di laurea specialistica
Autore
AMBROSIO, ANTONIO
URN
etd-04192013-092605
Titolo
Analisi modale sperimentale per la validazione di un modello FEM di un componente automotive
Struttura
INGEGNERIA CIVILE E INDUSTRIALE
Corso di studi
INGEGNERIA DEI VEICOLI TERRESTRI
Commissione
relatore Prof.ssa Forte, Paola
relatore Prof. Frendo, Francesco
relatore Prof.ssa Di Puccio, Francesca
Parole chiave
  • vibrazioni
  • Analisi modale
Data inizio appello
08/05/2013;
Disponibilità
parziale
Data di rilascio
2053-05-08
Riassunto analitico
L’oggetto del presente lavoro è la validazione di un modello numerico della rail attraverso una procedura di calcolo e prove sperimentali di tipo impulsivo atte ad estrarre le prime dieci frequenze e forme modali proprie del componente. Questo permetterà la previsione del comportamento vibrazionale del componente. Il termine “rail” è il nome tecnico utilizzato per indicare la staffa di supporto, in acciaio, del sistema alzacristalli della BMW Serie1, fornito dalla società Magna Closures S.p.A. Le prove sperimentali sono state condotte presso i laboratori del Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale dell’Università di Pisa. Nel presente lavoro sono descritte le fasi fondamentali dell’analisi modale sperimentale introducendo il software TestLab di LMS utilizzato per l’elaborazione delle funzioni di risposta in frequenza da cui vengono estratti i parametri modali. E’ stata posta l’attenzione sulla prova dell’impact test con martello strumentato poiché è stata impiegata per i test pratici. L’intera procedura è stata applicata ad un test case, ovvero una trave in alluminio. E’ stato introdotto il software VirtualLab di LMS utilizzato per la pianificazione della prova sperimentale (Pre Test Analysis Case) il cui obiettivo è quello di determinare la giusta configurazione dei punti di misura e dei gradi di libertà minimi per estrarre i modi propri di interesse. E’ stata eseguita successivamente la modellazione FEM della rail e l’analisi modale numerica, eseguita in AbaqusCae per l’estrazione dei parametri modali (frequenze e forme modali) da validare successivamente. E’ stata condotta un’analisi di sensibilità sulle frequenze e sulle forme modali al variare dello spessore e del modulo elastico del componente. L’intera procedura per la pianificazione del test è stata applicata al componente in esame. Sulla base di questi risultati sono stati effettuati vari test con differente configurazione di vincolo del componente (sospeso e appoggiato su gomma piuma), con differenti punte del martello strumentato (metallo e plastica) e con due martelli strumentati aventi sensibilità differente. Al termine del lavoro sono stati riportati i risultati delle prove sperimentali.

The purpose of this work is the numerical model validation of the “rail” through a calculation procedure and experimental impulsive tests (Impact Hammer Testing) in order to identify the first ten modes of the rail. This will allow us to predict the system vibrational behavior. The technical word “rail” is used to identify the steel clamp of BMW Serie1’s window winder which is provided by Magna Closures S.p.A.. The experimental tests were carried out at the Civil and Industrial Engineering Department of the University of Pisa. In the this work the basics of the experimental modal analysis are illustrated. TestLab software has been introduced since it is used to extract the modal parameters from FRF measurements. The focus was on the Impact hammer tests. In the second chapter the whoel procedure has been applied to the simple test case of an aluminum beam. VirtualLab has been introduced since it used for Pre Test Analysis Case which is useful in order to plan the experimental laboratory test. The purpose is to define the minimal number of Degrees of Freedom (DOFs) and to identify the best position on the component surface where it will be possible to excite the greatest number of rail modes. The rail FEM (Finite Element Model) and the numerical modal analysis have been carried for which the AbaqusCae software has been used. The sensitivity analysis of the frequencies and of the mode shapes has been carried out by varying the thickness (t) of the component and its elastic modulus (E). The entire calculation method has been applied at the rail component. Tests were carried out by changing the constrain configuration (hanged and lean) and by changing the hammer tip (steel or plastic tip). Two different hammers were used in order to excite the component: one with a sensitivity 2mV/N and another with a sensitivity 23.2 mV/N. Finally, the experimental results are illustrated.
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