ASSOCIAZIONE ITALIANA PER L’ANALISI DELLE SOLLECITAZIONI XXXIV CONVEGNO NAZIONALE — 14–17 SETTEMBRE 2005, POLITECNICO DI MILANO * Corresponding author: Tel.: 075-5853726; Fax.: 075-5853703; E-mail: pioli@caedii.unipg.it QUALIFICA VIRTUALE DI ATTUATORI DI USO AERONAUTICO: PROVE DI VIBRAZIONE E DI DURATA C. Braccesi, F. Cianetti, G. Lori, D. Pioli* Università degli Studi di Perugia, Dipartimento di Ingegneria Industriale, via G. Duranti 67, 06125 Perugia Sommario Il presente articolo descrive il processo di modellazione numerica e simulazione dinamica di attuatori di uso aeronautico (viti a ricircolo di sfere) e la qualifica virtuale secondo normativa del comportamento a fatica di tali componenti. Tale attività di ricerca ha avuto come oggetto diverse tipologie di viti a ricircolo di sfere (prodotte dall’Umbra Cuscinetti S.p.A.) sollecitate in accelerazione con diverse tipologie di eccitazione: vibrazioni di tipo random e sine sweep. La tipologia di prove da condurre ha suggerito un approccio in frequenza sia per quanto concerne la simulazione dinamica che per quello che riguarda la valutazione del comportamento a fatica. Il modello numerico è stato realizzato con diversi livelli di accuratezza utilizzando un approccio analitico e numerico. I risultati numerici sono stati infine utilizzati per programmare la successiva fase sperimentale di qualifica di tali componenti, consentendo una riduzione del numero di configurazioni di prova. Abstract Object of this paper is the simulation of fatigue life for aeronautic actuators. The numerical evaluation of the fatigue behavior of mechanical components can be obtained with both time domain and frequency domain approach. Frequency domain approach has been used both for the dynamic simulation and for the fatigue damage evaluation. The numerical models of the actuators (both analytical and FEM), have been loaded with acceleration’s input given as PSD (for random vibration) or FFT (for sine sweep) following the specific normative. The output of the simulation (depending on its own dynamic behavior) are the stress PSDs or FFTs in the structural nodes of the model. The stress output have been used to evaluate the loading spectra directly in the frequency domain and then the fatigue damage. Finally the numerical results have been used to reduce the number of the experimental tests configurations that have to be performed on actuator’s prototypes. Parole chiave: Durability tests, Vibration tests, Fatigue damage, Vibration fatigue, Modal Synthesis, Ball screw 1. INTRODUZIONE Il presente lavoro nasce da una collaborazione tra il Dipartimento di Ingegneria Industriale dell’Università degli Studi di Perugia e la ditta Umbra Cuscinetti S.p.A. di Foligno (PG). Oggetto di questa attività è la simulazione dinamica di attuatori di uso aeronautico (viti a ricircolo di sfere) e la qualifica virtuale del loro comportamento a fatica una volta soggetti ad azioni di vibrazione definite da apposite normative (normativa Boeing [1] e MIL [2]) e simulanti le reali condizioni operative [3]. Tale