Respuesta armónica de una viga cantilver delgada y altamente flexible: un enfoque semi-analítico en el dominio del tiempo con modelado ANCF y validación experimental

Resumen El objetivo principal de este trabajo es utilizar el método de variación temporal (TVM), un enfoque semi-analítico para evaluar respuestas en estado estable en el dominio del tiempo para sistemas modelados con formulación de coordenadas nodales absolutas (ANCF). Se demuestra el rendimiento del elemento de viga ANCF deficiente en gradiente para una viga cantilever altamente flexible bajo carga de gravedad e impulso, con comparaciones con experimentos. Se compara el comportamiento de amortiguamiento para el modelo de amortiguamiento proporcional de Rayleigh y el modelo de amortiguamiento de Navier-Stokes (NS) para un elemento de viga ANCF deficiente en gradiente. Se destacan las deficiencias de la formulación clásica del método de elementos finitos (FEM) para predecir grandes deflexiones de vigas cantilever delgadas y flexibles. A diferencia del método de equilibrio armónico (HBM), el TVM reduce el tiempo computacional para la evaluación de respuestas armónicas en comparación con técnicas de integración numérica y maneja fuerzas no lineales en el dominio del tiempo. La respuesta armónica se evalúa excitando la viga cantilever en la región lineal tanto para experimentos como para cálculos de TVM.