サインスイープ法による振動試験と振動シミュレーション
▶ Testing by Simulation / Reinhard Helfrich
デジタルツインが特定の技術分野で重要性を増してきた現在において、パーツ単体およびアセンブリの挙動をできる限り現実的に表現することは重要です。
そのために、デジタルツインのシミュレーションモデルのアップデートにより、物理的挙動の満足した予測を得るため、実構造に対するテストも重要になってきます。
このことは有限要素解析にも当てはまります。
テスト結果を利用し有限要素モデルをアップデートしつつ、より適切な構造挙動を表現します。
さらに、シミュレーションの結果を使用すれば、構造上の最適な位置を特定して、任意の結果を測定できます。
このことは、強制振動を伴う振動試験およびシミュレーションにおいて特に興味深いものです。
時刻依存性のある入力は、幅広い適用範囲に対し定義されます。
サインスイープ法を用いた標準的な振動試験は、試験とシミュレーションの両領域で、パーツ単品もしくはアセンブリの振動特性を見分けるための有効な手段です。
サインスイープ法は、定義された振幅を使用して、与えられた周波数範囲で実行される時間領域の強制振動であり、各時刻において1つの周波数を正確に参照します。
このことは、時刻歴応答解析とランダム応答解析との比較にもつながり、この場合、サインスイープの入力が直接時刻歴応答に使われ、PSD生成後のランダム応答解析にも使われます。
ランダム応答解析は時刻歴応答解析よりも短時間で実行されることが約束されますが、ランダム応答解析の最初のステップの結果は、時刻歴応答解析と同じになることを示す必要があります。
ここでは、時刻歴応答解析とランダム応答解析の2つの計算モデルを使って、この2つのモデルから得られた計算結果が同じになることをデモで示します。
さらにワークフローが提示され、サインスイープ法に基づくテストと解析の両者の提供の可能性について簡易に示されています。
ここで扱われる全てのシミュレーションの題材は、汎用有限要素解析ソフトウェアPERMASで実行されており、時間領域および周波数領域の動的解析の取扱いが可能です。
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