Qualifica a Vibrazioni di Componenti Meccanici: Studio e Verifica di una Procedura di Test Tailoring.
Vibration Qualification Testing: Experimental Evaluation of a Test Tailoring Procedure.
Creators: name: Cipollini, Roberto <1984>
Publisher: name: Alma Mater Studiorum - Università di Bologna
Year: 2013
Subjects: ING-IND/13 Meccanica applicata alle macchine

description: I test di qualifica a vibrazioni vengono usati in fase di progettazione di un componente per verificarne la resistenza meccanica alle sollecitazioni dinamiche (di natura vibratoria) applicate durante la sua vita utile. La durata delle vibrazioni applicate al componente durante la sua vita utile (migliaia di ore) deve essere ridotta al fine di realizzare test fattibili in laboratorio, condotti in genere utilizzando uno shaker elettrodinamico. L’idea è quella di aumentare l’intensità delle vibrazioni riducendone la durata. Esistono diverse procedure di Test Tailoring che tramite un metodo di sintesi definiscono un profilo vibratorio da applicare in laboratorio a partire dalle reali vibrazioni applicate al componente: una delle metodologie più comuni si basa sull’equivalenza del danno a fatica prodotto dalle reali vibrazioni e dalle vibrazioni sintetizzate. Questo approccio è piuttosto diffuso tuttavia all’autore non risulta presente nessun riferimento in letteratura che ne certifichi la validità tramite evidenza sperimentalmente. L’obiettivo dell’attività di ricerca è stato di verificare la validità del metodo tramite una campagna sperimentale condotta su opportuni provini. Il metodo viene inizialmente usato per sintetizzare un profilo vibratorio (random stazionario) avente la stessa durata di un profilo vibratorio non stazionario acquisito in condizioni reali. Il danno a fatica prodotto dalla vibrazione sintetizzata è stato confrontato con quello della vibrazione reale in termini di tempo di rottura dei provini. I risultati mostrano che il danno prodotto dalla vibrazione sintetizzata è sovrastimato, quindi l’equivalenza non è rispettata. Sono stati individuati alcuni punti critici e sono state proposte alcune modifiche al metodo per rendere la teoria più robusta. Il metodo è stato verificato con altri test e i risultati confermano la validità del metodo a condizione che i punti critici individuati siano correttamente analizzati.
description: Qualification with respect to input vibrations is an important step in the development of a product since it provides fundamental information relative to the product fatigue life. For the sake of test feasibility, environmental vibrations that excite the product during its lifetime (thousand of hours) must be reduced to test profiles suitable for an experimental campaign to be performed in a laboratory (typically by means of an electromechanical shaker). The idea is to increase the amplitude of the input vibrations while decreasing the corresponding duration. Some Test Tailoring procedures exist for the definition of test vibration profiles starting from environmental data properly acquired: one of the most common is based on the equivalence of the fatigue damage caused by both the environmental data and the test profiles. This approach is reasonable and quite widespread: however, in the author’s knowledge, the literature offers no paper dealing with the demonstration of the method reliability based on experimental evidence. In the present thesis, the intense experimental campaign carried out to validate the method (on a proper specimen) is presented. The method is firstly applied to synthesize a test profile (that is random stationary) having the same duration of the non-stationary environmental vibration. The damage potential of the synthesized vibration is then compared to the environmental vibration one, in terms of the specimen time to failure. Results show that the test profile damage potential is highly overestimated and therefore the equivalence is not respected. Some critical issues are pointed out to try to explain and overcome the high error. The method is applied in many other cases and the final results basically confirm the soundness of the method provided that critical issues are properly accounted and compensated for.