Cette image montre la simulation numérique de la structure globale pour la détermination de la résonance.

Nouveau design de shaker avec accélérations jusqu’à 1000g

Conception légère Nouveau design de shaker avec accélérations jusqu’à 1000g

| Editeur: Nicole Kareta

Des chercheurs du Fraunhofer Institute for Structural Durability and System Reliability LBF poussent les composants à leurs limites en utilisant des tests de surélévation de résonance. En utilisant un nouveau type de configuration de test, ils peuvent exciter les composants de manière monofréquence harmoniquement avec des accélérations beaucoup plus élevées qu’auparavant.

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Cette image montre la simulation numérique de la structure globale pour la détermination de la résonance.

(Source: Fraunhofer LBF)

Les composants doivent pouvoir résister à des charges extrêmes. Des accélérations élevées peuvent se produire, en particulier dans les composants électroniques installés à proximité de moteurs électriques à rotation rapide. À Fraunhofer LBF, les objets de test peuvent être testés au moyen de tests de surélévation de résonance avec des accélérations plus de dix fois plus élevées qu’avec une configuration de secoueur conventionnelle. Ceci est rendu possible par le large positionnement du Fraunhofer LBF dans les domaines de la simulation environnementale, de la résistance à la fatigue, de la simulation numérique et de la fabrication de composants complexes individuels. Dans leur configuration de test, les scientifiques de l’Institut de Darmstadt étendent un agitateur par une configuration de résonance, ce qui permet de faire fonctionner le système et l’objet à tester en résonance à la fréquence souhaitée. De plus, les forces agissant sur l’appareil d’essai sont maintenues faibles par une conception légère des masses mobiles. De cette façon, les chercheurs peuvent atteindre des accélérations allant jusqu’à 1000 g avec une excitation harmonique avec relativement peu d’effort.

Couverture du livre blanc: SLM

Conception précise grâce à la simulation numérique

Pour la conception optimale de la structure globale, l’équipe LBF réalise au préalable une simulation numérique. De cette façon, divers paramètres de la structure peuvent être estimés avec précision, qui sont déterminants pour la fréquence de résonance. Thomas Pfeiffer, qui est en charge de la configuration des tests à Fraunhofer LBF, souligne ce qui est spécial à ce sujet: « En tant que fournisseur de simulations environnementales dans le département, nous pouvons compter sur un groupe qui traite des analyses numériques. Si nécessaire, nous pouvons valider également le modèle numérique expérimentalement en utilisant la configuration individuelle « . La simulation permet alors d’estimer à l’avance la charge sur les composants individuels de la configuration de test. Cela garantit que la durée de test souhaitée peut être atteinte. Dans une expérience de validation, les chercheurs peuvent améliorer encore la simulation et estimer l’accélération excédentaire maximale possible par rapport à l’accélération maximale de l’agitateur.

Voici à quoi ressemble la configuration expérimentale pour effectuer des expériences pour des accélérations très élevées.
Voici à quoi ressemble la configuration expérimentale pour effectuer des expériences pour des accélérations très élevées.

(Source: Fraunhofer LBF)

Excitation en résonance

De nombreuses années d’expérience dans le domaine de l’application de charges dynamiques permettent à Fraunhofer LBF de concevoir des pièces mobiles avec précision et conformément aux exigences des charges respectives. À l’aide de son propre système de frittage laser, l’institut peut concevoir des parties complexes de la structure de résonance comme un bloc monolithique. Cela économise du poids et réduit ainsi la charge sur l’agitateur. La capacité de charge de la configuration de test résonnant est également augmentée. « Pour l’excitation harmonique de l’éprouvette, nous pouvons maintenir une fréquence fixe à l’accélération requise ou imposer une amplitude d’accélération maximale avec un suivi de fréquence dans les limites spécifiées, en fonction des exigences du client », explique Pfeiffer.

Malgré une grande précision de production, les fonderies de moulage sous pression ont toujours tenu compte du fait que des défauts peuvent survenir dans la production, par exemple en raison d'une composition chimique inappropriée de la masse fondue, de la modification des paramètres de la machine et du processus et en raison de l'usure des moules de moulage sous pression. .

Configuration de test dans une construction légère

Selon l’application et l’utilisation du composant à tester, une excitation précise à un Hertz sur un nombre élevé de cycles d’oscillation peut être nécessaire. Par une pré-conception numérique, une conception légère et une accumulation de résonance, ces exigences peuvent être mises en œuvre sur le banc d’essai. L’amplitude d’accélération est contrôlée selon les spécifications de l’objet à tester. Il est également possible d’exciter une accélération maximale de résonance à une fréquence légèrement variable en suivant la fréquence. Le test se concentre ici sur la forte amplitude d’accélération avec laquelle le composant doit être chargé. C. & E. Fein GmbH a déjà testé les nouvelles possibilités de test dans la pratique. «Grâce à l’interaction de diverses disciplines spécialisées au Fraunhofer LBF, il est possible de concevoir des spécifications de test selon nos souhaits, d’épuiser les machines de test existantes et de tester en dehors des spécifications standard. La coopération étroite axée sur les solutions permet d’adapter les objectifs et mis en œuvre en fonction de la situation « , explique le Dr Mark Heilig, responsable de l’analyse technique / analyse des systèmes chez C. & E. Fein GmbH.

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