Torninosturin värähtelyn simulointi FEM-mallin avulla
Numminen, Mikko (2018)
Numminen, Mikko
Metropolia Ammattikorkeakoulu
2018
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201805097409
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201805097409
Tiivistelmä
Insinöörityössä tutkittiin torninosturin värähtelyominaisuuksia. Työssä tehtiin kaksi FEM-mallia Abaqus CAE -ohjelmistolla. Ensimmäinen malli (palkkimalli) esitti todellista rakennetta, jolla tehtiin kokeellisia mittauksia. Palkkimalli tuotti mittausdataa, johon lisättiin mittausvirhettä. Toinen FEM-malli (sauvamalli), joka esitti saman rakenteen simulointimallia, sisälsi mallinnusvirhettä. Työn tavoitteena oli kehitettyjen FEM-mallien avulla estimoida vasteita koko rakenteen alueella.
Palkkimalliin sijoitettiin määrättyjen ominaismuotojen perusteella 54 kiihtyvyys- sekä venymäanturia, joista saatiin kohinaista mittausdataa yhteensä 3.9 MB. Suuren datavolyymin vuoksi anturituloksia ei ole esitetty työssä. Värähtelyanalyysiksi valittiin Dynamic Implicit anturitietojen tulkitsemista varten.
Satunnaisherätettä käytettäessä puomin päässä olevan pisteen kiihtyvyyksissä ja siirtymissä ei havaittu merkittäviä eroja FEM-mallien ja analyysien välillä. Näiden värähtelyjen transienttiaika riittää vakiotilan saavuttamiseksi. Sen sijaan mahdollisten matalampitaajuisten värähtelyjen kohdalla havainnointiaika ei riitä vakiotilan saavuttamiseksi. Molemmat mallit antoivat x- ja z-komponenteille suunnilleen samanlaiset siirtymäarvot, mutta y-komponentille sauvamalli antoi noin kaksinkertaiset arvot palkkimalliin verrattuna.
Laskentatyön rajoittamiseksi valittu aikainkrementti riitti luotettaviin tuloksiin moodiin 79 asti, eli 15,7 Hz:iin asti. Työssä esitettyjen 100 moodin tarkkaan tarkasteluun olisi tarvittu lyhyempi aikainkrementti.
Palkkimalliin sijoitettiin määrättyjen ominaismuotojen perusteella 54 kiihtyvyys- sekä venymäanturia, joista saatiin kohinaista mittausdataa yhteensä 3.9 MB. Suuren datavolyymin vuoksi anturituloksia ei ole esitetty työssä. Värähtelyanalyysiksi valittiin Dynamic Implicit anturitietojen tulkitsemista varten.
Satunnaisherätettä käytettäessä puomin päässä olevan pisteen kiihtyvyyksissä ja siirtymissä ei havaittu merkittäviä eroja FEM-mallien ja analyysien välillä. Näiden värähtelyjen transienttiaika riittää vakiotilan saavuttamiseksi. Sen sijaan mahdollisten matalampitaajuisten värähtelyjen kohdalla havainnointiaika ei riitä vakiotilan saavuttamiseksi. Molemmat mallit antoivat x- ja z-komponenteille suunnilleen samanlaiset siirtymäarvot, mutta y-komponentille sauvamalli antoi noin kaksinkertaiset arvot palkkimalliin verrattuna.
Laskentatyön rajoittamiseksi valittu aikainkrementti riitti luotettaviin tuloksiin moodiin 79 asti, eli 15,7 Hz:iin asti. Työssä esitettyjen 100 moodin tarkkaan tarkasteluun olisi tarvittu lyhyempi aikainkrementti.