In questo report è stata effettuata un'analisi comparativa dei metodi predittivi della risposta vibro-acustica di strutture complesse nelle medie ed alte frequenze presenti in letteratura. In particolare si è cercato di evidenziare le attuali potenzialità nell'applicazione di tali metodologie nel settore dell'ingegneria navale. La necessità di fornire a partire dalla fase progettuale informazioni sempre più dettagliate della risposta dinamica di strutture complesse ha stimolato in tempi recenti l'interesse di una parte importante della comunità scientifica dedicata alla dinamica dei sistemi. Le difficoltà che si incontrano nell'analisi di sistemi dinamici complessi sono principalmente due: la prima è la necessità di utilizzare modelli con un elevato numero di gradi di libertà, la seconda è legata alla necessità di modellare l'aleatorietà dei parametri del sistema derivante dal processo di produzione o di assemblaggio in serie. Entrambi i problemi presentano complessità crescente con la frequenza di eccitazione. Ad alta frequenza, infatti, da una parte i costi computazionali diventano spesso inaccettabili, dall'altra il sistema è molto sensibile a modeste variazioni dei propri parametri. Se per le basse frequenze l'utilizzo di metodi deterministici basati sulla discretizzazione del continuo, quali il metodo agli elementi finiti (FEM) o agli elementi di contorno (BEM), e per le alte frequenze l'utilizzo di approcci statistici, quali la Statitsical Energy Analysis (SEA), sono ormai pienamente affermati, esiste una zona di ombra nella valutazione della risposta vibro-acustica. Si tratta del problema delle medie frequenze, dove un approccio FEM richiederebbe un costo computazionale proibitivo ma dove un approccio statistico, quale quello della SEA, non risulta soddisfacente. Per tale motivo è stata dedicata una sezione importante di questo documento allo studio dei modelli attualmente in fase di sviluppo per l'analisi della risposta vibro-acustica di strutture complesse nelle medie frequenze. Il documento si articola su 5 paragrafi. Nel primo paragrafo sono evidenziate le principali difficoltà incontrate nell'analisi dello studio della risposta vibro-acustica di strutture complesse. Nel secondo paragrafo è invece mostrato un possibile criterio per identificare le limitazioni all'utilizzo di un approccio deterministico basato sulla discretizzazione del continuo (i.e. metodi FEM), seppur per strutture relativamente complesse. In particolare sono individuati due parametri in grado di identificare il la necessità di utilizzo di un approccio statistico piuttosto che di uno deterministico in funzione della densità modale e della frequenza di eccitazione. Nel terzo paragrafo si è invece fatto un breve riepilogo delle principali sorgenti di rumore e vibrazioni a bordo di una nave, evidenziato le sorgenti che maggiormente impattano sul problema delle medie ed alte frequenze. Nel quarto e quinto paragrafo sono infine analizzati i metodi attualmente disponibili per l'analisi rispettivamente della alte e medie frequenze con particolare attenzione all'applicazione navale.
RITMARE D3.2.3.1: tecniche di analisi per la caratterizzazione della risposta vibroacustica di strutture navali nelle medie e alte frequenze
Francesca Magionesi
2013
Abstract
In questo report è stata effettuata un'analisi comparativa dei metodi predittivi della risposta vibro-acustica di strutture complesse nelle medie ed alte frequenze presenti in letteratura. In particolare si è cercato di evidenziare le attuali potenzialità nell'applicazione di tali metodologie nel settore dell'ingegneria navale. La necessità di fornire a partire dalla fase progettuale informazioni sempre più dettagliate della risposta dinamica di strutture complesse ha stimolato in tempi recenti l'interesse di una parte importante della comunità scientifica dedicata alla dinamica dei sistemi. Le difficoltà che si incontrano nell'analisi di sistemi dinamici complessi sono principalmente due: la prima è la necessità di utilizzare modelli con un elevato numero di gradi di libertà, la seconda è legata alla necessità di modellare l'aleatorietà dei parametri del sistema derivante dal processo di produzione o di assemblaggio in serie. Entrambi i problemi presentano complessità crescente con la frequenza di eccitazione. Ad alta frequenza, infatti, da una parte i costi computazionali diventano spesso inaccettabili, dall'altra il sistema è molto sensibile a modeste variazioni dei propri parametri. Se per le basse frequenze l'utilizzo di metodi deterministici basati sulla discretizzazione del continuo, quali il metodo agli elementi finiti (FEM) o agli elementi di contorno (BEM), e per le alte frequenze l'utilizzo di approcci statistici, quali la Statitsical Energy Analysis (SEA), sono ormai pienamente affermati, esiste una zona di ombra nella valutazione della risposta vibro-acustica. Si tratta del problema delle medie frequenze, dove un approccio FEM richiederebbe un costo computazionale proibitivo ma dove un approccio statistico, quale quello della SEA, non risulta soddisfacente. Per tale motivo è stata dedicata una sezione importante di questo documento allo studio dei modelli attualmente in fase di sviluppo per l'analisi della risposta vibro-acustica di strutture complesse nelle medie frequenze. Il documento si articola su 5 paragrafi. Nel primo paragrafo sono evidenziate le principali difficoltà incontrate nell'analisi dello studio della risposta vibro-acustica di strutture complesse. Nel secondo paragrafo è invece mostrato un possibile criterio per identificare le limitazioni all'utilizzo di un approccio deterministico basato sulla discretizzazione del continuo (i.e. metodi FEM), seppur per strutture relativamente complesse. In particolare sono individuati due parametri in grado di identificare il la necessità di utilizzo di un approccio statistico piuttosto che di uno deterministico in funzione della densità modale e della frequenza di eccitazione. Nel terzo paragrafo si è invece fatto un breve riepilogo delle principali sorgenti di rumore e vibrazioni a bordo di una nave, evidenziato le sorgenti che maggiormente impattano sul problema delle medie ed alte frequenze. Nel quarto e quinto paragrafo sono infine analizzati i metodi attualmente disponibili per l'analisi rispettivamente della alte e medie frequenze con particolare attenzione all'applicazione navale.I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
