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Ejecución de un análisis de vibración aleatoria
Introducción
Los análisis de vibración aleatoria permiten evaluar cómo responde una estructura a excitaciones aleatorias dependientes de la frecuencia, como la irregularidad de una carretera, la vibración de un motor o el flujo turbulento. En lugar de aplicar una carga determinista, se define la densidad espectral de potencia (PSD) de la excitación y se estudia la respuesta estadística del sistema.
En Creo Ansys Simulation, el análisis de vibración aleatoria es una extensión de un análisis modal. En primer lugar, se debe definir y ejecutar un análisis modal. A continuación, se aplican al modelo cargas PSD dependientes de la frecuencia. En el solver se utilizan los modos naturales del modelo y estos se combinan estadísticamente para predecir los niveles de respuesta esperados, tales como la deformación, la tensión, la aceleración o la velocidad. Los resultados se pueden escalar mediante niveles sigma que representan la probabilidad de aparición.
Requisitos previos para ejecutar un análisis de vibración aleatoria
• Se debe disponer de una licencia avanzada de Creo Ansys Simulation para ejecutar un estudio de vibración aleatoria o actualizar los resultados de un estudio existente.
• El modelo debe ser adecuado para el análisis modal. (No se soportan los modelos libres). El modelo debe tener una restricción fija como mínimo.
• Se debe definir y ejecutar un estudio modal.
Se pueden definir una configuración de solver específica para los análisis de vibración aleatoria.
Ejecución de un análisis de vibración aleatoria
1. Defina un estudio modal o abra un estudio modal existente.
2. Pulse en Ansys Simulation > Configuración (Setup) y, a continuación, seleccione la casilla Vibración aleatoria (Random Vibration) para activar el análisis de vibración aleatoria.
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Se debe tener en cuenta que si se desactiva la casilla Vibración aleatoria (Random Vibration) para un análisis de vibración aleatoria definido anteriormente, se quitarán del estudio todas las cargas, los resultados y las sondas de PSD.
3. Defina al menos una restricción fija para el modelo. La definición de cargas de PSD se activa en el grupo Cargas (Loads) solo después de que se defina una restricción fija para el modelo.
4. Defina una o varias cargas como función de frecuencia. Las cargas se deben definir como funciones de tabla con variaciones de la cantidad en frecuencias diferentes. Para definir una carga de PSD, realice los siguientes pasos:
a. En el grupo Cargas (Loads), seleccione una de las siguientes cargas.
▪ Aceleración PSD (PSD Acceleration)
▪ Aceleración PSD G (PSD G Acceleration)
▪ Velocidad PSD (PSD Velocity)
▪ Desplazamiento PSD (PSD Displacement)
b. Pulse con el botón derecho del ratón en el campo de componente X, Y o Z y seleccione Función (Function) para abrir el cuadro de diálogo Funciones (Functions).
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Los valores de componentes de carga no pueden tener valores constantes distintos de 0. Deben ser únicamente funciones de tabla de frecuencia.
c. Defina una función de tabla con un mínimo de dos filas, donde la frecuencia es la primera cantidad (eje X) y la cantidad física (desplazamiento, velocidad o aceleración) es la segunda columna (eje Y) en la función de tabla.
Después de definir la función de tabla, se puede obtener una vista previa del gráfico mediante el control Graph Function.
d. Pulse en Aceptar (OK) para crear la carga.
5. Defina los resultados para una cantidad que desee estudiar o defina sondas de resultados para distintas cantidades de resultados.
6. Pulse en Ansys Simulation > Ejecutar (Run) para ejecutar el estudio de vibración aleatoria.
7. Una vez completado el estudio, estudie los resultados globales o definidos por el usuario.
Visualización de los resultados
Una vez completado el estudio, se pueden ver los siguientes resultados globales o definir resultados para las siguientes cantidades:
• Deformación
• Acceleration (Aceleración)
• Velocidad (Velocity)
• Tensión
• Deformación elástica
• Tabla de frecuencias
• Fuerzas y momentos de reacción (solo sondas)
Descripción de los niveles Sigma
Todos los resultados de los estudios de vibración aleatoria son probabilísticos, representados como niveles sigma que permiten la interpretación de los resultados en términos de probabilidad en lugar de valores absolutos. Seleccione uno de los siguientes valores para un resultado:
• 1 Sigma: aproximadamente un 68 % de probabilidad de aparición
• 2 Sigma: aproximadamente un 95% de probabilidad de aparición
• 3 Sigma: aproximadamente un 99.7% de probabilidad de aparición
Los resultados de vibración aleatoria se pueden exportar a un fichero apr para la generación de informes o el procesamiento posterior.
Uso de sondas
Se pueden definir los siguientes tipos de sondas para los resultados de los estudios de vibración aleatoria:
• Valor en el punto
• Máximo, mínimo, promedio o suma
• Gráfico de líneas
Definición de una sonda de gráfico de líneas para estudios de vibración aleatoria
1. Pulse en Sonda de simulación (Simulation Probe) de la ficha Ansys Simulation.
2. En el cuadro de diálogo Sonda de simulación (Simulation Probe), seleccione el valor requerido de Tipo resultado (Result type).
3. En la lista Tipo de sonda (Probe type), seleccione Gráfico de líneas (Line Chart).
4. En Referencias (References), seleccione una única línea recta (línea esbozada o curva de referencia) en una geometría sólida.
5. Opcionalmente, introduzca un valor positivo en el campo Factor de escala (Scale Factor).
6. Opcionalmente, active Invertir dirección (Reverse direction) para invertir el punto de inicio y final de la línea de referencia seleccionada.
7. Pulse en Aceptar (OK) para crear la sonda del gráfico de líneas.
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