SICODYN international benchmark on dynamic analysis of structure assemblies: variability and numerical-experimental correlation on an industrial pump

Benchmark international SICODYN sur l’analyse dynamique des structures assemblées : variabilité et corrélation numérique-expérimentale sur une pompe industrielle

EDF Recherche et Développement, Département Analyses Mécaniques et Acoustique, 1 avenue du Général de Gaulle, 92141 Clamart Cedex, France

^a Corresponding author: sylvie.audebert@edf.fr

Received: 30 March 2010
Accepted: 26 July 2010

Abstract

A benchmark is organised to quantify the variability relative to structure dynamics computations. The chosen demonstrator is a pump in service in thermal central units, which is an engineered system with not well-known parameters, considered in its work environment. The blind modal characterisation of the separate pump components shows a 5%–12% variability on eigenfrequency values and a less than 15% frequency error in comparison with experimental values. The numerical-experimental MAC numbers reach 0.7 at the maximum, even after updating. An example of modal results on the pump assembly fixed is presented, which shows a larger discrepancy with measurement values, essentially due to the modelling of the interfaces and boundary condition, and to the possible simplification of the main components F.E. models to reduce their size. Though a significant frequency error, the first overall modes are correctly identified. If this tendency can be confirmed from all the participants’ results, the conclusion to be drawn is that, if the predictive capability of F.E. models to represent the dynamical behaviour of sub-structures is satisfactory, the one relative to structures that are built-up of several components does not allow their confident use. Additional information issued from measurements is needed to improve their accuracy.

Résumé

Un Benchmark est organisé afin de quantifier la variabilité relative à des simulations en dynamique des structures. Le démonstrateur choisi est une pompe en service dans des centrales thermiques, structure industrielle considérée dans son environnement et dont tous les paramètres ne sont pas parfaitement connus. La caractérisation modale en aveugle des composants séparés montre une variabilité des fréquences propres entre 5 % et 12 % et un écart fréquentiel avec les mesures inférieur à 15 %. Les nombres de MAC numérique-expérimental valent au mieux 0,7, même après recalage. Un exemple de résultats modaux sur la pompe assemblée enchâssée dans le béton est présenté, montrant un écart plus marqué avec la mesure, due essentiellement à la modélisation des interfaces et de la condition à la limite, ainsi qu’à la simplification éventuelle des modèles des principaux composants en vue de réduire leur taille. Malgré un écart fréquentiel non négligeable, les premiers modes d’ensemble sont correctement identifiés. Si cette tendance est confirmée avec les résultats complets des participants, l’enseignement à tirer est que, si la prédictibilité du comportement dynamique par des modèles éléments-finis se montre relativement satisfaisante pour des structures d’un seul tenant, celle concernant les structures constituées d’un assemblage de pièces distinctes se révèle insuffisante et nécessite la prise en compte d’informations supplémentaires issues de la mesure.