Investigación numérica y verificación experimental del comportamiento de vibración de una viga con condiciones de contorno de contacto cantilever-Hertziano
Autores: Zhang, Yinnan; Zhang, Chao; Meng, Yuan; Ren, Wanbin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Investigación numérica y verificación experimental del comportamiento de vibración de una viga con condiciones de contorno de contacto cantilever-Hertziano
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Estructura de resorte simple
Contactos eléctricos desmontables
Entornos de vibración mecánica
Análisis modal
Respuesta a vibraciones forzadas
Fuerza axial
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
La estructura de resorte simple, con contactos eléctricos desmontables, es una solución muy adecuada para muchas aplicaciones, como relés electromecánicos y conectores. Sin embargo, son propensas a exhibir fallos de interrupción instantánea bajo entornos de vibración mecánica. En este documento, se presentan las ecuaciones que rigen el análisis modal de una viga con condiciones de contorno de contacto cantilever-Hertziano. Luego, se describen explícitamente el método de análisis en el dominio del tiempo y el método de análisis en el dominio de la frecuencia para resolver la respuesta a la vibración forzada. A continuación, se investiga el efecto de la fuerza axial en la frecuencia modal de un modelo detallado obtenido de un relé práctico utilizando el software comercial ANSYS Workbench 2021R1. Posteriormente, la respuesta armónica de la viga se resuelve numéricamente de forma individual utilizando el modelo de análisis transitorio y el modelo de análisis armónico en el software ANSYS Workbench 2021R1. Luego, se investigan las influencias del coeficiente de amortiguamiento y la frecuencia excitada en la respuesta de la fuerza de contacto. Los resultados experimentales del desplazamiento transitorio y la resistencia de contacto de la estructura de la viga concuerdan bien con los resultados de la simulación. Se ha demostrado que existe una relación lineal entre el coeficiente de rigidez y el coeficiente de masa, que se utilizan para caracterizar el amortiguamiento de las estructuras en los métodos del dominio del tiempo y del dominio de la frecuencia.
Descripción
La estructura de resorte simple, con contactos eléctricos desmontables, es una solución muy adecuada para muchas aplicaciones, como relés electromecánicos y conectores. Sin embargo, son propensas a exhibir fallos de interrupción instantánea bajo entornos de vibración mecánica. En este documento, se presentan las ecuaciones que rigen el análisis modal de una viga con condiciones de contorno de contacto cantilever-Hertziano. Luego, se describen explícitamente el método de análisis en el dominio del tiempo y el método de análisis en el dominio de la frecuencia para resolver la respuesta a la vibración forzada. A continuación, se investiga el efecto de la fuerza axial en la frecuencia modal de un modelo detallado obtenido de un relé práctico utilizando el software comercial ANSYS Workbench 2021R1. Posteriormente, la respuesta armónica de la viga se resuelve numéricamente de forma individual utilizando el modelo de análisis transitorio y el modelo de análisis armónico en el software ANSYS Workbench 2021R1. Luego, se investigan las influencias del coeficiente de amortiguamiento y la frecuencia excitada en la respuesta de la fuerza de contacto. Los resultados experimentales del desplazamiento transitorio y la resistencia de contacto de la estructura de la viga concuerdan bien con los resultados de la simulación. Se ha demostrado que existe una relación lineal entre el coeficiente de rigidez y el coeficiente de masa, que se utilizan para caracterizar el amortiguamiento de las estructuras en los métodos del dominio del tiempo y del dominio de la frecuencia.