Sviluppo di un metodo per calcolare le tensioni in modelli di strutture con smorzamento per attrito = Development of a method for calculating stresses in friction-damped structure models

La costante richiesta di turbomacchine sempre più performanti ha portato le case produttrici a progettare componenti soggetti a carichi più elevati, nei quali serve prevedere con maggiore precisione lo stato di sollecitazione dovuto alle vibrazioni forzate. Per ottenere dai calcoli valori realistici di ampiezza di vibrazione, è necessario considerare gli effetti dello smorzamento per attrito, che introduce una forte non linearità nel sistema. Il gruppo di ricerca AerMec ha sviluppato un software, denominato NOVA (NOnlinear Vibration of Assemblies) per il calcolo nel dominio della frequenza della risposta forzata di componenti di turbomacchine in presenza di smorzamento per attrito. L’utilizzo di NOVA presuppone che il modello agli elementi finiti del componente sia costruito con il software commerciale ANSYS e che le matrici ridotte del modello, esportate da ANSYS, siano utilizzate come input per l’analisi non lineare. NOVA utilizza le matrici ridotte per calcolare l’ampiezza della risposta, ma non è in grado di calcolare lo stato di tensione, non avendo a disposizione il modello agli elementi finiti del componente analizzato. L’obiettivo di questa tesi è di sviluppare un metodo per consentire il calcolo delle tensioni a valle dell’analisi dinamica nonlineare in NOVA senza la necessità di eseguire una espansione del campo degli sostamenti calcolati. Il metodo consiste nel salvare come risultato del calcolo in NOVA, le forze di contatto calcolate e di importarle in ANSYS come forze esterne per eseguire in ANSYS un’analisi lineare utilizzando un set di forze composto dalle forzanti esterne e dalle forze di contatto. Il metodo è stato implementato attraverso la scrittura di routine in linguaggio APDL di ANSYS e linguaggio MATLAB e convalidato con successo, utilizzando come test case un modello composto da due travi a sbalzo, in contatto alle estremità libere.