MEF y Análisis Estructural

MEF y Análisis Estructural
Alejandro M. Gómez San Juan
UPMSat-2: PDR, Mayo 2012
UPMSat 2 – MEF y Análisis Estructural
PDR – Madrid, 9 mayo 2013
Modelo EF
Elementos estructurales
•
2D:
•
CQUAD
•
CTRIA
•
1D:
• CBEAM
•
Uniones:
•
RBE2
Masa no estructural
• Puntual: CONM2 unida mediante RBE2
• Uniformemente distribuida en zonas de
malla 2D.
Material: Al 7075 T651
• E = 7.1 Gpa
• ν = 0,33
• ρ = 2800 kg/m3
Masa total:
• 49,73 kg (LVA incluido)
UPMSat 2 – MEF y Análisis Estructural
PDR – Madrid, 9 mayo 2013
Análisis de Modos Propios
Condiciones de contorno
•
3 grados de libertad (ux, uy, uz) restringidos
en el LVA
Resultados
Modo
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
Frec (Hz) MME X MME Y MME Z
52.0
49.5%
8.2%
0.0%
52.2
8.3%
49.6%
0.0%
73.4
0.3%
0.0%
0.1%
73.4
0.0%
0.8%
0.4%
75.0
0.0%
0.0%
0.1%
77.1
1.6%
0.0%
0.0%
78.0
0.0%
1.9%
0.0%
105.5
0.0%
0.0%
13.9%
130.5
0.1%
0.0%
0.0%
135.7
0.0%
0.0%
0.0%
135.9
0.1%
0.0%
0.0%
136.1
0.0%
0.2%
0.0%
148.8
0.0%
0.0%
0.0%
155.0
0.0%
0.0%
0.0%
155.2
0.0%
0.1%
0.0%
155.4
0.0%
0.0%
0.5%
161.9
0.0%
0.5%
0.1%
169.3
0.0%
0.0%
0.0%
170.8
0.0%
0.0%
0.2%
171.5
0.0%
0.0%
0.2%
172.4
0.0%
0.0%
0.4%
179.8
0.0%
0.0%
49.0%
UPMSat 2 – MEF y Análisis Estructural
PDR – Madrid, 9 mayo 2013
Análisis de Modos Propios (2)
Adaptador para el vehículo de
lanzamiento
•
Sin el LVA, los modos con MME elevada se
encuentran a frecuencias más elevadas. Los
modos laterales suben por encima de 90
Hz y el primer modo con una MME
superior al 5% está por encima de 200 Hz.
Frec (Hz) MME X MME Y MME Z
91,9
38.2%
0.8%
0.2%
94,6
0.6%
38.7%
0.1%
284,9
0.0%
0.0%
18.6%
Modo
1
2
3
Modo 1 Axial > 5% MME
Análisis de sensibilidad – incremento de
PL
• La configuración actual lleva unos 5 kg de
carga útil.
• Se ha analizado 2 configuraciones más, con
un total de 10 y 15 kg de carga útil.
105,6
105,5
105,4
105,3
105,2
105,1
0
Modo 1 Lateral
5
10
15
20
Modo 2 Axial (>15% MME)
53
52
51
50
49
48
47
182
180
178
176
174
172
170
168
0
5
10
15
20
0
5
10
15
20
UPMSat 2 – MEF y Análisis Estructural
PDR – Madrid, 9 mayo 2013
Conclusiones
• Sin adaptador para el vehículo de lanzamiento el UPMSat-2 cumple con amplios
márgenes los requisitos de rigidez estructurales (45 Hz en la primera frecuencia propia
global lateral y 90 Hz en la primera axial). Los valores obtenidos en dicho caso
marcarían el límite superior que podría alcanzarse con cualquier adaptador.
• Los análisis realizados han incluido un modelo bastante preliminar de adaptador, lo
que reduce en gran medida las frecuencias asociadas a los modos propios críticos. Aún
así, los resultados son positivos, aunque existe cierta incertidumbre hasta que el
sistema de adaptación al vehículo lanzador esté definido.
• El análisis de sensibilidad con respeto a la masa de la carga útil revela que la
estructura está capacitada para aumentar su carga útil con un decremento moderado
de los valores de las frecuencias propias, lo que podría dar lugar incluso a aumentarla
aún más una vez el sistema LVA esté definido.