Vibraciones y acustica

PRÁCTICAS
DE
VIBRACIÓN
Y
ACÚSTICA

PRACTICA 1. FRECUENCIAS NATURALES DE UN SÓLIDO RÍGIDO.

El objetivo de esta práctica es detectar las principales frecuencias naturales de un sólido complejo bajo una serie de restricciones geométricas y de movimiento, empleando para ello un programa de análisis por elementos finitos.

EMPEZAREMOS CON LA SIMULACION DE UNA VARILLA
EMPOTRAMIENTO UNEXTREMO
Lo primero es modelizar la situación:
* Para el empotramiento del extremo usamos la función “fixed suport” tal y como aparece en la imagen, a continuación y para no obtener más modos de vibraciones que en la dirección que nos interesa, restringimos los lados de la varilla con la función “frictionless support”.

Considerando un módulo de Young de 0,1 GPa y una densidad de 0,94 gcm3correspondientes a las características del metacrilato que se obtuvieron en la primera práctica.

A continuación se muestran los seis estados primeros de vibración para las condiciones descritas:
Modos | Hz |
1 | 1,6 |
2 | 3,2 |
3 | 4,6 |
4 | 9,4 |
5 | 19,1 |
6 | 26,2 |

BIEMPOTRADA
Las condiciones de simulación de la varilla biempotrada son muy similares a la anteriorsimulación, añadiendo la cara opuesta con “fixed support” (2 caras).

Los resultados obtenidos para esta simulación se muestran en la siguiente tabla:
Modos | Hz |
1 | 4,1 |
2 | 8,3 |
3 | 12,9 |
4 | 18,8 |
5 | 23,4 |
6 | 27,1 |

SIMULACION MASA-MUELLE.
La siguiente pieza a analizar es una pieza de acero de sección cuadrada con cuatro apoyos de polietileno que actúan como muelles delsistema masa-muelle.
Vamos a hacer un análisis modal. Se trata de medir los modos de vibración en la dirección z según la imagen. Para ellos restringimos los laterales de la pieza cuadrada (los 4) con la opción “frictionless support” para obtener solo una dirección de medición.

Los modos de vibración para dicha pieza son los siguientes:

SIMULACION DE PLACA DE ACERO.
A continuación se va aproceder a simular una placa de acero de 3mm de espesor.

Comparando los resultados con la imagen del video “resonante” vemos que según el modo de vibración las partículas se concentran en cada una de las zonas asemejándose a los resultados que se muestran a continuación:

PRACTICA 2- ANÁLISIS MODAL DE SISTEMAS REALES. CÁLCULO DE ELEMENTOS ANTIVIBRACIONALES.
OBTENCIÓN DE LAS FRECUENCIASCARACTERÍSTICAS EMPLEANDO UNIONES RÍGIDAS.
Tal y como se comentó en la práctica anterior, el comportamiento de un sistema mecánico ante determinadas vibraciones es un aspecto que debería de ser considerado en cualquier proceso de diseño. Para ello, el Análisis Modal resulta una herramienta útil, ya que determina las frecuencias de resonancia del sistema, así como el modo o comportamiento ante lasmismas.

Por otro lado, todas las máquinas llevan asociado un nivel de vibración implícito. Este no tiene porque afectar a su funcionamiento, pero sí puede ser origen de molestias a personas o máquinas próximas a las mismas. Por este motivo existe un sinfín de elementos diseñados para cortar la trayectoria de la vibración, SISTEMAS ANTI-VIBRACIÓN. Estos elementos se caracterizan por formar parte delsistema de anclaje de la máquina o mecanismo origen de la vibración. Muelles metálicos, bloques de caucho y otros materiales son propuestos por fabricantes para actuar como sistemas antivibración. La elección de los mismos así como su instalación son claves para que cumplan correctamente la misión que se les encomienda.

Los valores establecidos para cada uno de los apoyos rígidos son K1=100000 N/m y la frecuencia forzada Wf=29 Hz.

El peso de la máquina es de 83,8 Kg.
Para modelizar este sistema se ha restringido las cuatro caras de los apoyos del evaporador con “fixed support”, y para establecer el modo de vibración en la dirección vertical se restringen las 4 caras laterales con la opción “frictionless support”.

Las frecuencias características del elemento, usando uniones...