Análisis de elementos finitos: ¿es razonable calcular la frecuencia natural del componente plástico?

Answer 1

Estás obteniendo varias respuestas conflictivas aquí. Léalos todos para determinar si cada uno se aplica más a su aplicación. Mi respuesta es “depende”. Si su material tiene características de rigidez y deformación típicas de los componentes metálicos, entonces “sí”. Si su material es “plástico” o ceroso, entonces “no”. Por lo tanto, para un componente rígido o quebradizo lleno de fibra, podría obtener buenos resultados representativos, pero para un componente moldeado de poliestireno o polietileno sería inútil.

Tienes dos problemas; el material y los supuestos de tensión-deformación-amplitud. El material puede manejarse eligiendo un sustituto y los otros supuestos dependerán de su aplicación.

Desde un punto de vista práctico, generalmente es más fácil seleccionar un material sustituto en su modelo. He modelado algunos plásticos de fibra de carbono y fibra de vidrio mediante el uso de entradas para materiales de aleación de metal similares con buen éxito. Para cuerpos de bombas y recipientes a presión, este es un método aceptado. Sin embargo, es solo una línea de evidencia, y siempre debe probar su modelado con pruebas de estrés del mundo real. Teóricamente, como han dicho otros, simplemente ignore la amortiguación. Además, si está ajustando las especificaciones de material en su modelo, asegúrese de tener en cuenta la no linealidad geométrica de los materiales reforzados en su rigidez, resistencia y otros supuestos.

Le irá mejor con secuencias complejas de modelos FEA para plásticos como regla general, pero en un entorno dinámico como el hidráulico o las vibraciones de la bomba, a menudo es necesario calcular las frecuencias de los materiales de los componentes utilizando algunos supuestos para aproximar el rendimiento de los componentes moldeados. .

Todos los programas de simulación y FEA le permiten avanzar en este proceso, realizar simulaciones múltiples y tomar decisiones basadas en los puntos de falla u otros resultados de estas simulaciones.

Answer 2

El propósito del análisis modal es encontrar las frecuencias naturales de un componente. Esto significa que no hay cargas o vibraciones forzadas que afecten al componente.
La no linealidad del material ocurre cuando la tensión máxima excede la tensión de fluencia. Entonces, si no hay fuerzas externas en el componente, ¿cómo puede la tensión máxima superar la tensión de fluencia?

Answer 3

La respuesta es no. Como sabemos que la frecuencia natural depende de la masa y la rigidez del espécimen considerado (plástico), no podemos suponer que el análisis modal sería un método apropiado para encontrar la frecuencia natural. La razón es que, como sabemos, el material plástico se comporta de forma no lineal. Sin embargo, utilizando el análisis de elementos finitos no lineales, podemos considerar la no linealidad geométrica, que afectaría su matriz de rigidez. Esto lo llevaría a la solución adecuada para encontrar la frecuencia natural.

Answer 4

Sí, creo que es para algunos plásticos. Durante el desarrollo del Bongo Bat, el inventor se me acercó para ayudarlo a caracterizar los plásticos candidatos por su capacidad de resonar en la forma del murciélago. Utilicé el método de disminución de registro para probar una variedad de plásticos y encontré uno que tenía una amortiguación interna más baja que podía moldearse por soplado para formar murciélagos con un anillo característico cuando se golpeaba. La amortiguación interna y la característica de deformación por esfuerzo no lineal tuvieron poco efecto sobre la capacidad de ese plástico para sonar y creo que obtendría resultados de análisis modales razonables al tratarlo como un material lineal para pequeñas deformaciones.

También puede considerar que para cualquier parte estructural donde sea lo suficientemente importante como para hacer un análisis modal, probablemente debería estar usando un grado reforzado con fibra de vidrio o carbono donde la rigidez y la linealidad están dominadas por el refuerzo de fibra y el análisis modal debería funcionar aún mejor.

Cualquier método de modelado es aproximado y debe verificarse mediante la prueba real de las piezas terminadas. Esta será una oportunidad para derivar cualquier factor de corrección con el que interpretar resultados de modelado adicionales.

Answer 5

El análisis en modo normal comienza con un paso de linealización y, por lo tanto, se puede aplicar fácilmente a cosas que no son exactamente lineales, como los péndulos. Esta es normalmente una buena aproximación para pequeñas amplitudes de los modos normales. A menos que sea plástico realmente extraño o necesite resultados válidos para amplitudes muy grandes, no anticipo un problema.

Donde es más probable que haya un problema es con la amortiguación. El plástico normalmente es bastante con pérdidas, y la pérdida generalmente no es proporcional a la velocidad. El análisis de modo normal estándar descuida el amortiguamiento y la única forma que puede incluirse fácilmente en el análisis es el amortiguamiento de la velocidad, y luego solo en el caso especial improbable de que la matriz de amortiguamiento, la matriz de masa y la matriz de rigidez sean simultáneamente diagonalizables. Independientemente del análisis del modo normal, probablemente no obtendrá modos independientes que suenen de forma independiente; más bien, probablemente obtendrá interesantes cruces cruzados entre modos a medida que suenen.