MEF y Análisis Estructural
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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.