Prediction of structural modifications by means of experimental measurements

This work is based on a NASA report and is on the prediction of structural modi- 􏰀cations based on measured Frequency Response Functions (FRFs). The aim is to perform quick valuations of impedance changes on a general structure at a 􏰀rst grade of approximation. The developed method is based on measurements as it is intended for those structures for which there aren't any models available (i.e. analytical, nu- merical, FEM or others). An experimental approach to the problem can de􏰀ne the path to follow in further deeper analysis with a consistent saving of resources com- pared with the building of a model, especially for complex structures. The structural modi􏰀cations considered are: lumped mass, tuned mass damper and active damping system. The method focuses on single or multiple point predictions. For each arbi- trarily chosen point the FRF has to be measured and then processed. The present work analyses the method numerically and validates it on a known structure (i.e. a clamped-clamped beam) pointing out limitations due to the high accuracy needed for the measurements. At the end, two analysis are performed on new structures in order to recreate a typical operating environment.

Il presente lavoro di tesi di laurea specialistica é stato realizzato in collaborazione con il Fraunhofer Institut LBF con sede a Darmstadt, in Germania.L'argomento della tesi concerne la realizzazione di un algoritmo finalizzato alla previsione delle modifiche strutturali tramite un approccio sperimentale. Lo scopo é l'analisi di una struttura di cui non sia disponibile un modello di alcun tipo atta a prevedere, ad un primo livello di approssimazione, la modifica del comportamento della struttura stessa nel caso in cui venissero implementate alcune modifiche strutturali. L'analisi del comportamento della struttura é ottenuta misurando le funzioni di risposta in frequenza in alcuni punti scelti arbitrariamente dal progettista. Le modifiche strutturali prese in considerazione in questo lavoro sono le seguenti: massa concentrata, assorbitore dinamico (TMD) e smorzatore attivo. Una volta che il progettista individua le soluzioni implementabili, sará possibile processare le FRF misurate grazie ad un programma sviluppato in ambiente MATLAB. Il programma fornirá quindi le FRF della struttura modificata, ovvero, le FRF che la struttura originale avrebbe se venissero implementate le modifiche considerate. Tale analisi puó essere effettuata su un singolo punto, misurando quindi una sola FRF, o su un numero di punti a scelta, misurando quindi un numero di FRF congruo al numero di punti in analisi. Il metodo é stato dapprima testato con delle simulazioni e poi verificato su una struttura in laboratorio di cui si era realizzato un modello analitico. Tale modello é stato realizzato al solo scopo di confrontare i risultati sperimentali con le simu- lazioni. Le prove sperimentali hanno evidenziato alcuni limiti del presente metodo dovuti all'elevata accuratezza richiesta per le misure. Infine, due nuove strutture sono state prese in considerazione. Sono state eseguite alcune simulazioni su tali strutture in modo tale da ricreare un ipotetico ambiente operativo per il presente metodo.