Μοντελοποίηση και δυναμική ανάλυση γονάτου ανάρτησης ρυμουλκούμενης πλατφόρμας βαρέως τύπου

Abstract

Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας, είναι η μοντελοποίηση και δυναμική ανάλυση άκρου τύπου TRIDEC TP-O, ρυμουλκούμενης πλατφόρμας. Το άκρο παρουσιάζει ρωγμές σε συγκεκριμένα σημεία της γεωμετρίας του. Η μελέτη αυτή γίνεται με χρήση αριθμητικών και πειραματικών μεθόδων. Στο πρώτο στάδιο της εργασίας, γίνεται η ψηφιοποίηση του μοντέλου με τα λογισμικά Geomagic Wrap και Solidworks, χρησιμοποιώντας 3D σκάνερ. Στη συνέχεια γίνεται η διακριτοποίηση του άκρου με χωρικά πεπερασμένα στοιχεία. Για την μοντελοποίηση χρησιμοποιείται το λογισμικό Ansa και για την αριθμητική επίλυση (ιδιομορφική ανάλυση) χρησιμοποιείται το υπολογιστικό πακέτο Dynamis. Η ανάλυση των αποτελεσμάτων (ιδιοσυχνότητες και ιδιομορφές) που προκύπτουν από το υπολογιστικό πακέτο, πραγματοποιείται και απεικονίζονται από το λογισμικό μΕΤΑ. Το δεύτερο στάδιο, αφορά πειραματικό προσδιορισμό της συνάρτησης μετάδοσης (FRF : Frequency Response Function), για να εξαχθούν οι χαρακτηριστικές τιμές των βασικών τμημάτων του μοντέλου. Η συνάρτηση μετάδοσης προσδιορίζεται στο λογισμικό MATLAB με την εισαγωγή των δεδομένων από της πειραματικές μετρήσεις επιτάχυνσης και δύναμης διέγερσης. Στις πειραματικές μετρήσεις, καταγράφεται η ταλαντωτική συμπεριφορά του μοντέλου μέσα από επιταχυνσιόμετρα όταν το μοντέλο είναι σε ελεύθερη κατάσταση και εφαρμοστεί σε αυτό κρουστική διέγερση. Με χρήση της συνάρτησης μετάδοσης και της μεθόδου ευστάθειας (Stabilization), γίνεται η αναγνώριση των μορφικών παραμέτρων. Από τη σύγκριση των αριθμητικών και των πειραματικών ιδιοσυχνοτήτων υπολογίζεται μέσο ποσοστιαίο σφάλμα των χαρακτηριστικών για το άνω και κάτω εξάρτημα του γονάτου αντίστοιχα. Στη συνέχεια, γίνεται βελτιστοποίηση του αρχικού μοντέλου (ελαχιστοποίηση του μέσου ποσοστιαίου σφάλματος των ιδιοσυχνοτήτων). Τέλος, αναπτύσσεται το συνολικό μοντέλο πεπερασμένων στοιχείων του άκρου, το οποίο επιλύεται δυναμικά με διέγερση εδάφους που προκύπτει μέσω κανονισμού ISO με σκοπό τον προσδιορισμό των κρίσιμων σημείων της κατασκευής. The aim of this dissertation is the modeling and dynamic analysis in a suspension knee joint of the front axle of a truck trailer. More specifically, the joint crack in specific points of its geometry. This study is done using numerical and experimental methods. In first step of the thesis, the model is scanned with a 3D Laser Scanner and through Geomagic Wrap and Solidworks software. Then, the edge is distinguished by spatially finite elements. Ansa software is used for modeling and computational package Dynamis is used for numerical solution (specific analysis) of the model. The analysis of the results (eigenfrequencies and eigenvalues) resulting from the computational package, is performed and illustrated by the μΕΤΑ software. The second step concerns FRF (Frequency Response Function), in order to extract the characteristic values and modal natural frequencies of the basic parts of the model. The FRF transmission function, is determined in MATLAB software by entering data from experimental acceleration and excitation force measurements of physical models. In the experimental measurements, the vibration behavior of model is recorded by accelerometers when the model is in free state and is applied to it impact excitation. Using the transfer FRF function and the Stabilization method, the morphological parameters are identified. Next, through the comparison of the arithmetic and experimental phases, an average percentage error of characteristic values, for the upper and lower knee components, is calculated. Then optimization of original model (minimization of the average error rate of natural frequencies) is made. Finally, the total finite element model of the suspension knee joint is developed, which is dynamically solved with road excitation, resulting from an ISO regulation, in order to identify the critical points of the structure.