Analyse instationnaire rigide et flexible dans Ansys

Le mécanisme d'entraînement d'un instrument de véhicule ou le couple d'entraînement doit être conçu de manière à atteindre des amplitudes de vibrations de 5 g. Un moteur électrique donne une brève impulsion (flèche bleue sur la figure) à un excentrique. La rotation est transformée en mouvement de translation par une poutre élastique et le dispositif d'oscillation est suspendu au sol par un mécanisme à ressort et amortisseur. Après la désactivation du couple, l'amplitude libre de l'oscillation doit être de 5 g au début.

Même un assemblage complexe comme un instrument automobile peut être étudié efficacement grâce à la possibilité d'effectuer une dynamique multicorps rigide et flexible dans une interface utilisateur unique et confortable d'Ansys Workbench.

Le comportement vibratoire est dominé par le ressort hélicoïdal. Les modes élastiques de l'appareil lui-même sont supposés être beaucoup plus élevés. Pour cette raison, une analyse rigide-transitive est créée dans Ansys pour le système multicorps (SCM) (voir l'arbre des caractéristiques dans la figure). Après l'importation du modèle CAO dans Ansys DesignModeler, les assemblages rigides sont regroupés et les pièces rigides sont reliées par des articulations. Différents types d'éléments d'articulation (sphérique, translationnel, universel, ...) peuvent être configurés en définissant des contraintes cinématiques appropriées pour chacun ou certains des six degrés de liberté relatifs de deux composants. Après avoir soumis l'articulation pivotante de l'excentrique à un signal de moment transitoire (courbe bleue sur la figure), le comportement d'accélération souhaité du composant peut être calculé (courbe rouge sur la figure). La modélisation de la flexibilité d'un élément de construction peut être modérément importante, mais aussi d'une importance cruciale. Dans ce cas, on a supposé que la barre de déplacement longue et fine avait une certaine influence sur le résultat final. Ansys permet de passer d'un corps rigide à un corps flexible au sein de la même interface utilisateur. Dans ce cas, la poutre a été marquée comme flexible, ce qui a conduit à une pièce maillée par éléments finis (voir figure). Une analyse modale révèle le premier comportement souhaité du système masse-ressort oscillant à 60 Hz, suivi du premier comportement de poutre élastique à 800 Hz (voir figure). Ce grand écart de fréquence est une première indication que l'hypothèse de négligence de la flexibilité est qualifiée pour la solution instationnaire rigide. La réalisation d'une analyse transitoire flexible dans Ansys fournit une confirmation définitive, car les résultats de déplacement sont presque identiques par rapport au cas rigide.