Riassunto analitico
L’obiettivo di tesi è rivolto allo studio e sviluppo di una metodologia che permetta di stimare l’andamento tensionale di un collettore di scarico soggetto alle vibrazioni strutturali indotte dal disequilibrio del motore, durante il funzionamento. In particolare, si cerca di indagare sulle possibili rotture che si verificano nei collettori di scarico sviluppati e progettati per resistere al carico termo-strutturale.
Il motore in analisi è un propulsore di nuova generazione sviluppato per impiego stradale. L’architettura è a “V” con i collettori di scarico all’interno delle bancate.
Lo schema tecnico preliminare prevede il gruppo turbo-compressore montato a sbalzo rispetto alla testa, senza piastre di rinforzo. Per cui, la strutturalità del sistema è demandata dal collettore di scarico.
Per ridurre l’onere computazionale del problema, si sfrutta la simmetria del motopropulsore, simulando solo una bancata del motore con annesso collettore e gruppo turbocompressore.
Si procede sfruttando il metodo agli Elementi Finiti, realizzando una matematica del sistema alla quale si applicano le condizioni al contorno derivanti dai risultati ottenuti da un modello multi-body dell’intero sistema.
In seguito alla creazione della mesh di tutti i componenti, quali collettore di scarico, testata, prigionieri, dadi e gruppo turbo-compressore, l’analisi si suddivide tra le seguenti fasi:
• Analisi Modale, per individuare le frequenze proprie del collettore di scarico e le forme modali associate;
• Analisi di risposta in frequenza (FRF), per analizzare i fattori di amplificazione della risposta in funzione della sollecitazione in ingresso.
• Analisi dinamica su base modale, data la storia di carico degli spostamenti in funzione del tempo si analizza l’evoluzione del sistema.
Successivamente, viene elaborato lo spettro tensionale random in modo tale da essere ricondotto ad un ciclo standard equivalente. Quest’ultimo sarà poi processato per estrarre una mappa di coefficienti di sicurezza a fatica.
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