Simulace a měření účinků náhodného buzení na komponenty v dopravních prostředcích

Bc. Jakub ŠROUBEK

Diplomová práce

Anotace:

Tato diplomová práce se zabývá problematikou simulací a měření odezvy na náhodné buzení v dopravních prostředcích a na jejich komponentách, základním přístupem k modelování profilu vozovky, výpočtovými modely buzení, navržením a výrobou testovacího vzorku pro vibrační zkoušky a samotným experimentálním měřením s tímto vzorkem. Ve druhé kapitole práce je vysvětlen základní přístup k modelování náhodného buzení od profilu vozovky, po které se vozidlo pohybuje. Čtenář se seznámí se základními rovnicemi a parametry pro popis nerovnosti vozovky a s rešerší norem, které se touto problematikou zabývají. Třetí kapitola se zabývá výpočtovými modely buzení pro řešení ustálené odezvy kmitavých systémů. V této kapitole jsou popsány tři modely buzení, kterými lze kmitavé systémy budit, dále základní veličiny a parametry, které se v těchto přístupech objevují a způsoby řešení, kterými lze k tomuto problému přistupovat. Na konci této kapitoly jsou shrnuty výsledky jednotlivých modelů buzení, porovnání výsledků mezi přístupy řešení a kvantifikace jejich odchylek. Čtvrtá kapitola je věnována samotnému vzorku pro vibrační zkoušky, jeho návrhu včetně navržení konstrukce pro přichycení k budiči vibrací a samotnému popisu průběhu výroby. V této kapitole je také detailně popsána výpočtová analýza v software ANSYS včetně detailního popisu KP modelu. Výpočtová analýza v software ANSYS zahrnuje také odezvu vzorku na předepsaný profil výkonové spektrální hustoty (PSD). Pátá kapitola se zabývá experimentálním měřením speciálního vzorku, konkrétně se jedná o experimentální analýzu, o odezvu vzorku na průběh náhodného buzení předepsaný pomocí profilu PSD. Dalším úkolem experimentálního měření je zjistit, jak je experiment ovlivněn podmínkami zkoušky, mezi které patří utažení matic a upevnění snímačů k vzorku. V poslední kapitole jsou porovnány výsledky výpočtů a experimentálních měření a je provedena diskuze, která se týká odchylek mezi výpočty a měřením.

Abstract:

This thesis deals with the issues of simulations and measurements of the response to random excitation in vehicles and their components, the basic approach to modelling the road profile, computational models of excitation, design and production of a test specimen for vibration testing. The second chapter of the thesis explains the basic approach to modelling random excitation from the road profile on which the vehicle is moving. The reader is introduced to the basic equations and parameters for describing pavement roughness and a survey of standards that address this issue. The third chapter deals with computational models for the steady-state response of linear oscillating systems. This chapter describes three excitation models that can be used to excite linear oscillating systems, basic quantities and parameters that appear in the related equations, and methods to obtain the response to the introduced excitation types. At the end of this chapter, the results of each excitation model are summarized, comparing the results between the solution methods and quantifying their differences. The fourth chapter is devoted to the specimen for vibration testing, its design, including the design of the attachment to the vibration exciter, and the description of the manufacturing process. In this chapter, the computational analysis in ANSYS software is also described in detail, including a detailed description of a FE model. The computational analysis in ANSYS software also includes the response of the specimen to random excitation prescribed by the power spectral density (PSD). The fifth chapter deals with the vibration testing of the specimen, specifically its operational model analysis and response to the random excitation prescribed by the PSD. Another objective of the experiments is to determine how the test conditions, including the fastening torques and the usage sensors mounted directly to the specimen, affect the results. In the last chapter, the computational and experimental results are compared, and all differences are discussed.

Klíčová slova

matematický model, mechanický systém, buzení, vzorek, budič, experiment, měření, výpočet, odezva, výpočtový model, vibrace

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 31. 5. 2023

Zveřejnit od: 31. 12. 2999

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Ing. Luboš Smolík, Ph.D.

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI

Fakulta aplikovaných věd

Magisterský studijní program / obor:
Aplikovaná mechanika / Dynamika konstrukcí a mechatronika