Análisis de vibraciones

Características

El análisis de vibraciones es un análisis que se realiza para evitar un fenómeno (resonancia) en el que se aplica desde el exterior una vibración igual a la frecuencia natural de un cuerpo vibrante, y un fenómeno en el que éste vibra a una amplitud muy grande (resonancia).
El análisis de vibraciones se puede dividir en "análisis modal" y "análisis de respuesta de frecuencia", que son los más simples.
El análisis de vibraciones incluye análisis modal y análisis de respuesta de frecuencia.

Fig. 1 Análisis modal (análisis de valores propios)

análisis de respuesta de frecuencia — Fig.2 Análisis de respuesta de frecuencia

Estudios de caso-1

Efecto de la orientación de la fibra sobre las características de frecuencia

A continuación se muestra un ejemplo que muestra que la frecuencia natural se puede modificar según la orientación de la fibra. Como se muestra en la figura 5, después de formar una placa plana de 120 mm x 80 mm x 2 mm, la cortamos en cada dirección y realizamos una prueba de evaluación de la característica de amortiguamiento utilizando el método de excitación central.

Imagen de corte de la pieza de prueba (izquierda) y método de excitación central (derecha) — Fig. 5 Imágenes de piezas de prueba cortadas en diferentes ángulos (izquierda) y sus curvas S-S (derecha)

Los resultados experimentales se muestran mediante la línea discontinua en la Figura 6. Podemos ver que la frecuencia natural es mayor en la dirección 0° (= mayor orientación de la fibra). Aquí, podemos ver que la frecuencia natural de primer orden difiere en varios cientos de Hz entre las direcciones 0° y 90°.
Los resultados de una prueba similar reproducida mediante análisis de vibración se muestran en la línea continua de la Figura 6. En este caso, los datos del material que tienen en cuenta la anisotropía se crearon utilizando Digimat y se reflejaron en el análisis. Los resultados obtenidos a partir del análisis, al igual que los resultados experimentales, mostraron que cuanto mayor es el grado de orientación de la fibra, mayor es la frecuencia natural, y la diferencia entre la frecuencia natural obtenida mediante el experimento y el análisis fue solo del 5%.

Fig. 6 Dirección de orientación de la fibra de vidrio y frecuencia natural

Estudios de caso-2

Efecto de la posición de la compuerta sobre las características de frecuencia en resina reforzada con fibra

Como se mencionó anteriormente, la frecuencia natural se puede modificar modificando la orientación de la fibra. Ahora presentaremos métodos para modificar realmente la orientación de la fibra utilizando un ejemplo de aplicación de una pieza de caja.
Cambiar la posición de la compuerta de moldeo por inyección es una forma eficaz de cambiar la orientación de la fibra en un producto real. Como se muestra en la Figura 7, se realizó una evaluación comparativa utilizando la compuerta A (izquierda) y la compuerta B (derecha), y como se muestra en la Figura 8, cambiar a la compuerta B desplazó la frecuencia natural a una posición más alta. Cuando no se puede obtener la frecuencia natural deseada, este enfoque es posible con materiales reforzados con fibra de vidrio.

Patrón de llenado de la Puerta A (izquierda) y la Puerta B (derecha) — Fig. 7 Patrón de llenado de la compuerta A (izquierda) y la compuerta B (derecha)

Fig. 8 Punto de medición (izquierda) y resultados del análisis de respuesta de frecuencia (derecha)

Estudios de caso-3

Efecto de la adición de nervaduras y del grosor de las nervaduras en las características de frecuencia

La frecuencia natural se puede cambiar añadiendo nervaduras o cambiando el grosor de las nervaduras, además de la orientación de la fibra de vidrio. Como se muestra en la figura 9, añadir nervaduras aumenta la frecuencia natural y reducir el grosor la disminuye (figura 10). En el moldeo por inyección, es relativamente fácil cambiar la forma de esta manera, por lo que resulta eficaz buscar una forma mejor durante el análisis.