Riassunto analitico
Questa tesi incarna la collaborazione tra l’Università di Modena e Reggio Emilia e il Trinity College di Dublino essendo il risultato di un progetto a due fasi diviso tra l’esperienza di Erasmus Traineeship trascorsa in Irlanda e la ricerca supportata dal laboratorio di Vibrazioni in Itala. L’obiettivo del lavoro è di progettare e testare modelli ed apparati sperimentali per analizzare sia le vibrazioni sia la risposta acustica di piastre e schiume metalliche, trovando frequenze naturali, modi propri e una previsione della radiazione acustica per caratterizzare il sistema ed il materiale in esame. A questo scopo, una piastra in alluminio e una in schiuma di alluminio sono studiate in condizioni free-free con differenti metodi di eccitazione e misurazione. In una prima parte, misurazioni, un modello FEM e formule teoriche sono comparate quando applicate al caso ben conosciuto di piastra in metallo pieno. La seconda parte, invece, riguarda la schiuma metallica misurandone il comportamento in laboratorio e poi creando un modello FEM equivalente. Infine, un codice Matlab è sviluppato come uno strumento di meshatura più efficace per la struttura in schiuma. In conclusione, sia le formulazioni teoriche sia le simulazioni FEM riflettono bene i risultati sperimentali; una somiglianza evidente ed una connessione tra le diverse analisi lascia pensare che questo set di esperimenti e modelli sia un punto di partenza affidabile per futuri miglioramenti e indagini più approfondite oppure per applicazioni ingegneristiche in campo industriale, in particolare in campo automotive. In questa tesi e nella sua appendice il lettore può trovare la descrizione dei metodi adottati e dei risultati ottenuti.
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Abstract
This thesis embodies the collaboration between Università di Modena e Reggio Emilia and Trinity College Dublin being the result of a two phases project split in an Erasmus Traineeship program spent in Ireland and a research supported by the NVH laboratory in Italy.
The aim of the project is to design and test models and experimental rigs to analyse both the vibration and the acoustical response of plates and aluminium foams, finding natural frequencies, mode shapes and acoustical radiation prediction in order to characterize the system and the material in exam.
For this purpose, free-free vibrating plates in aluminium and aluminium foams are studied with different excitation and measurements methods. In a firtst part, measurements, a FEM model and theoretical formulations are compared when applied to the well-known case of the solid metal plate. A second part, instead, deals with the foam structure measuring its response in the laboratory and then creating an equivalent simplified FEM model. Finally, a Matlab code is developed as a faster meshing tool for the foam structure.
In conclusion, both theoretical formulations and FEM simulations well reproduce experimental data results; an evident similarity and connection between the different analyses let us think that this set of experiments and models is a quite reliable starting point to future improvements and deeper researches or for industrial engineering appications, in particular in the automotive field.
In this thesis and in its appendix the reader can find the description of the methods adopted and the results obtained.
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