| Popis: |
The present project is focused on the analysis of the dynamic response of a rotating disk in air and submerged in water. The main objective is to create a mathematical model that can reproduce the behavior of the actual geometry in the specified conditions. The approach has been to use the ANSYS WORCHBECH environment to perform different types of modal analysis, in air, in water, with and without the rotation using the modal analysis and the harmonic analysis tools. The first tool is used to find out the modes of vibrations of the structure, or what is the same, the natural frequencies and the mode shapes characterized by the orientation of the nodal lines. The second tool is used to analyze the response to an external load applied with a piezoelectric patch excited with a voltage signal. With this simulation, it is possible to calculate the strains and deformations induced by the natural frequencies on the body. Firstly, the model has been validated in the air without and with rotation to validate the model by comparison with experimental results. Then, the effect of the rotation on the natural frequencies has been analyzed. Secondly, the disk submerged in water has been investigated with a series of simulations to analyze the effect of water on the natural frequencies and the mode shapes. To carry out these analyses, it has been necessary to add a new component to the geometry, which is a tank full of water, and to develop a new numerical model based on the acoustic-structural Finite Element Modelling approach. Again, the results have been compared with the ones of the laboratory for validation with the use of a series of harmonic analyses. It must be noted that to obtain reasonable results with these models, the boundary conditions for bearings and the materials are of particular importance and an important effort has been devoted to obtaining accurate results. Lastly, from the analysis performed and from the comparison with the test results the model is validated both in air and in water with good accuracy, the model can simulate both the effect of the presence of the water on the natural frequencies and the effect of the rotation on the natural frequencies ra en el análisis de la respuesta dinámica de un disco giratorio en el aire y sumergido en el agua. El objetivo principal es crear un modelo matemático que pueda reproducir el comportamiento de la geometría real en las condiciones especificadas. El planteamiento ha consistido en utilizar el entorno ANSYS WORCHBECH para realizar diferentes tipos de análisis modales, en aire, en agua, con y sin la rotación utilizando las herramientas de análisis modal y de análisis armónico. La primera herramienta se utiliza para averiguar los modos de vibración de la estructura, o lo que es lo mismo, las frecuencias naturales y las formas modales caracterizadas por la orientación de las líneas nodales. La segunda herramienta se utiliza para analizar la respuesta a una carga externa aplicada con un parche piezoeléctrico excitado con una señal de tensión. Con esta simulación es posible calcular las deformaciones y deformaciones inducidas por las frecuencias naturales en el cuerpo. En primer lugar, el modelo se ha validado en el aire sin y con rotación para validar el modelo por comparación con los resultados experimentales. A continuación, se ha analizado el efecto de la rotación sobre las frecuencias naturales. En segundo lugar, se ha investigado el disco sumergido en agua con una serie de simulaciones para analizar el efecto del agua en las frecuencias naturales y las formas modales. Para llevar a cabo estos análisis, ha sido necesario añadir un nuevo componente a la geometría, que es un tanque lleno de agua, y desarrollar un nuevo modelo numérico basado en el enfoque de modelado acústico- estructural por elementos finitos. Una vez más, los resultados se han comparado con los del laboratorio para su validación mediante una serie de análisis armónicos. Hay que señalar que para obtener resultados razonables con estos modelos, las condiciones de contorno de los cojinetes y de los materiales son de especial importancia y se ha dedicado un importante esfuerzo a la obtención de resultados precisos. Por último, a partir de los análisis realizados y de la comparación con los resultados de las pruebas, el modelo se valida tanto en el aire como en el agua con una buena precisión, el modelo puede simular tanto el efecto de la presencia del agua en las frecuencias naturales como el efecto de la rotación en las frecuencias naturales Aquest projecte se centra en l'anàlisi de la resposta dinàmica d'un disc giratori a l'aire i submergit a l'aigua. L'objectiu principal és crear un model matemàtic que pugui reproduir el comportament de la geometria real a les condicions especificades. El plantejament ha consistit a utilitzar l'entorn ANSYS WORCHBECH per realitzar diferents tipus d'anàlisis modals, en aire, en aigua, amb rotació i sense utilitzant les eines d'anàlisi modal i d'anàlisi harmònica. La primera eina es fa servir per esbrinar els modes de vibració de l'estructura, o el que és el mateix, les freqüències naturals i les formes modals caracteritzades per l'orientació de les línies nodals. La segona eina s'utilitza per analitzar la resposta a una càrrega externa aplicada amb un pegat piezoelèctric excitat amb un senyal de tensió. Amb aquesta simulació és possible calcular les deformacions i deformacions induïdes per les freqüències naturals al cos. En primer lloc, el model s'ha validat a l'aire sense i amb rotació per validar el model per comparació amb els resultats experimentals. Tot seguit, s'ha analitzat l'efecte de la rotació sobre les freqüències naturals. En segon lloc, s'ha investigat el disc submergit en aigua amb una sèrie de simulacions per analitzar l'efecte de l'aigua a les freqüències naturals i les formes modals. Per fer aquestes anàlisis, ha calgut afegir un nou component a la geometria, que és un tanc ple d'aigua, i desenvolupar un nou model numèric basat en l'enfocament de modelatge acústic-estructural per elements finits. Un cop més, els resultats s'han comparat amb els del laboratori per validar-los mitjançant una sèrie d'anàlisis harmòniques. Cal assenyalar que per obtenir resultats raonables amb aquests models, les condicions de contorn dels coixinets i dels materials són d'especial importància i s'ha dedicat un esforç important a l'obtenció de resultats precisos. Finalment, a partir de les anàlisis realitzades i de la comparació amb els resultats de les proves, el model es valida tant a l'aire com a l'aigua amb una bona precisió, el model pot simular tant l'efecte de la presència de l'aigua a les freqüències naturals com l'efecte de la rotació a les freqüències naturals |
