Dans SOLIDWORKS, il est possible de calculer la réponse dûe à des chargements non déterministes en utilisant une analyse de vibrations aléatoires. Voici quelques exemples de chargements non déterministes :
- chargements exercés sur une roue d’un véhicule roulant sur une mauvaise route
- accélérations de base produites par un séisme
- pression produite par une zone de turbulences
- pression produite par des vagues ou des vents violents
Les chargements sont décrits statistiquement par des fonctions de densité spectrale de puissance (PSD). Les unités de densité spectrale de puissance sont celles du chargement élevé au carré et divisé par la fréquence comme fonction de la fréquence.
La solution des problèmes de vibration aléatoire est exprimée par une représentation en fréquence.
Dans l’exemple suivant, nous allons évaluer la réponse d’une carte de circuits imprimés à des vibrations aléatoires. La carte de circuits imprimés est soumise à un profil d’accélération de la densité spectrale de puissance recommandée par la NASA (Agence spatiale des Etats-Unis) pour tester le matériel afin de déterminer s’il est bon pour les vols.
Tout d’abord, Il est important de faire une étude fréquentielle (analyse dynamique ou modale) pour calculer les fréquences de résonance (aussi appelées fréquences propres) et les déformées modales correspondantes.
Après avoir défini les propriétés de matériaux et appliqué des déplacements imposés fixes pour stabiliser le modèle (faces de trous fixés), voici les 7 premiers modes obtenus ::
Ci-dessous, l’amplitude du premier mode:Dans la suite, une étude dynamique est crée à partir de l’étude fréquentielle existante. Les propriétés de matériau et les déplacements imposés de cette dernière sont copiés dans la nouvelle étude.Ensuite, nous définissons les propriétés de l’étude de vibrations aléatoires.
Après, nous appliquons un profil d’accélération de la densité spectrale de puissance en tant qu’excitation uniforme verticale de la base le long de l’axe Y.
Puis, un amortissement modal de 2% est défini pour tous les modes. Egalement, Les options de résultats sont modifiés de manière que les tracés de la densité spectrale de puissance soient disponibles pour chaque cinquième pas de fréquence.
Il reste le maillage de la structure à définir :
- Maillage standard (Haute qualité)
- 4 points de jacobien
- 3 essais automatiques pour le maillage volumique
Voici les résultats de la moyenne quadratique de la composante de déplacement UY.
La moyenne quadratique maximale (ou écart standard) de la composante UY est de 2,4 mm. En supposant une moyenne nulle et une distribution de probabilités gaussienne (figure ci-dessous), nous pouvons présumer que :
- La probabilité que l’amplitude d’UY ne dépassera pas 2,4 mm est de 68,27 %
- La probabilité que l’amplitude d’UY ne dépasse pas 4,8 mm (2*RMS) est de 95,45 %.
- La probabilité que l’amplitude d’UY ne dépassera pas 7,2 mm (3*RMS) est de 99,73 %.