Comparaison de l'analyse de fréquence de SOLIDWORKS Simulation entre FEA et la réalité

Une question fréquente concernant l'analyse par éléments finis est la fiabilité des résultats obtenus et leur corrélation avec le comportement du produit final. Dans cet article, les fréquences propres d'une cloche modélisée seront comparées aux fréquences mesurées de son homologue réel à l'aide de la méthode des équations.SOLIDWORKS Simulation.

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Une sonnette d'appel de bureau a été utilisée pour prendre des mesures spécifiques afin de construire le modèle 3D de la cloche semblable à celui illustré ci-dessous.

L'étude théorique des fréquences propres du pavillon suppose que le pavillon résonne librement, son homologue réel n'étant pas fixé rigidement à son support. Les propriétés du matériau de l'acier chromé ont été appliquées au pavillon et le programme a été configuré pour rendre 16 fréquences propres. Étant donné qu'il s'agit d'une analyse fréquentielle sans contrainte, les 6 premières fréquences devraient être proches de 0 Hz, la première fréquence propre apparaissant comme le septième mode propre. L'analyse porte uniquement sur le corps du pavillon lui-même, sans aucune partie du support, comme illustré ci-dessous.

Résultats de l'analyse par éléments finis

Les résultats de cette analyse révèlent les formes de mode attendues pour les cinq premières formes de mode correspondant aux fréquences de mouvement des corps non rigides. Des vues de haut en bas de ces formes de mode décrivent leur apparition.

Les fréquences naturelles résultantes rapportées à partir de l'analyse FEA sont les suivantes :

Étant donné que les six premiers sont le résultat de mouvements de corps rigides et que chaque paire successive de modes est ensuite dupliquée, les résultats finaux sont :

1er mode = 874 Hz
2e mode = 2347 Hz
3e mode = 4394 Hz
4e mode = 6940 Hz
5e mode = 9908 Hz

Résultats de l'analyse du spectre en conditions réelles

Les tests en conditions réelles ont été effectués via une application pour téléphone intelligent nommée SpecScope. La cloche physique a été isolée dans une pièce silencieuse et sonnée pour recueillir des données via l'outil d'analyse spectrale.

Les fréquences mesurées aux pics indiqués dans le graphique de réponse ci-dessus sont les suivantes :

1er mode = 905 Hz
2e mode = 2400 Hz
3e mode = 4458 Hz
4e mode = 6956 Hz
5e mode = 9965 Hz

Comparaison des résultats

Parmi les cinq premiers modes de résonance de la cloche, l'écart entre les fréquences mesurées et les fréquences calculées ne dépasse pas 4 %, avec une meilleure précision pour les fréquences des modes plus élevés. Cette cloche modélisée peut être considérée comme une approximation précise de son homologue réelle.