Provozní modální analýza - Operational modal analysis

Ambientní modální identifikace , známá také jako operační modální analýza ( OMA ), si klade za cíl identifikovat modální vlastnosti struktury na základě vibračních dat shromážděných, když je struktura za provozních podmínek, tj. Bez počátečního buzení nebo známého umělého buzení. Modální vlastnosti struktury zahrnují především přirozené frekvence , tlumicí poměry a tvary režimů . Při testu okolních vibrací může být předmětná struktura vystavena různým zdrojům buzení, které nejsou měřeny, ale jsou považovány za „širokopásmové náhodné“. Ten je pojem, který je třeba použít při vývoji metody identifikace prostředí. Specifické předpoklady se u jednotlivých metod liší. Bez ohledu na použitou metodu však správná modální identifikace vyžaduje, aby spektrální charakteristiky měřené odezvy odrážely spíše vlastnosti režimů než excitační.

Výhody a nevýhody

Ekonomika implementace je jednou z hlavních výhod testů okolních vibrací, protože je třeba měřit pouze (výstupní) vibrace konstrukce. To je zvláště atraktivní pro inženýrské stavby (např. Budovy, mosty), kde může být nákladné nebo rušivé provádět zkoušky volnými vibracemi nebo vynucenými vibracemi (se známým vstupem).

Identifikace modálních vlastností pomocí okolních dat má nevýhody:

  • Metody identifikace jsou propracovanější. Protože zatížení není měřeno, musí být při vývoji identifikační metody modelováno (nějakým stochastickým procesem), nebo musí být odstraněny jeho dynamické efekty na měřenou odezvu. V opačném případě není možné vysvětlit charakteristiky v datech pouze na základě modálních vlastností.
  • Bez načítání informací mohou mít identifikované modální vlastnosti významné identifikační nejistoty. Zejména jsou výsledky stejně dobré jako předpoklad širokopásmového připojení.
  • Zjištěné modální vlastnosti odrážejí pouze vlastnosti na úrovni okolních vibrací, která je obvykle nižší než úroveň použitelnosti nebo jiné zajímavé konstrukční případy. To je zvláště důležité pro poměr tlumení, který je běžně vnímán jako závislý na amplitudě.
  • Měřicí systém musí být nízkošumový a citlivý, protože struktury ve svých provozních podmínkách vibrují hlavně na nízkých úrovních.

Metody

Metody OMA lze široce klasifikovat dvěma aspekty, 1) frekvenční doménou nebo časovou doménou a 2) bayesovskou nebo nebayesovskou. Non-Bayesian metody byly vyvinuty dříve než Bayesian. K identifikaci využívají některé statistické odhady se známými teoretickými vlastnostmi, např. Korelační funkce nebo spektrální hustota měřených vibrací. Mezi běžné nebajesovské metody patří stochastická identifikace podprostoru (časová doména) a rozklad ve frekvenční oblasti (frekvenční doména). Bayesovské metody byly vyvinuty v časové a frekvenční oblasti.

Provozní modální analýza struktur frekvenční domény a časové oblasti

Cílem operační modální analýzy je extrahovat rezonanční frekvence, tlumení a/nebo provozní tvary (tvary bez měřítka) struktury. Tato metoda se někdy nazývá modální analýza pouze pro výstup, protože se měří pouze odezva struktury. Struktura může být buzena za použití přirozených provozních podmínek nebo mohou být na konstrukci aplikovány jiné excitace; pokud však provozní tvary nejsou škálovány na základě aplikované síly, nazývá se to provozní modální analýza (např. provozní tvary lopatky větrné turbíny excitované třepačkou se měří pomocí provozní modální analýzy). Tato metoda byla použita k extrakci provozních režimů vznášejícího se vrtulníku.

Operační modální analýza versus tvar provozní deformace

Tyto dva termíny, Operační modální analýza a Operační deformační tvar, jsou velmi podobné, ale odkazují na dva různé analytické přístupy. Oba používají jako vstup data o okolních vibracích, ale v případě tvarů provozní deformace se vytvoří tvar, který odpovídá celkové vibrační odezvě. Je založen pouze na amplitudě vibrací, neexistuje žádný pokus extrahovat tvar režimu a nelze získat kvantifikaci modálního tlumení. Zatímco operační modální analýza, když jsou splněny hlavní předpoklady, poskytuje reprezentaci charakteristiky systému v jeho operačním prostředí, tvar operačního odklonu jednoduše extrahuje odezvu systému pod aktuálně aplikovanými zatíženími.

Poznámky

  • Viz monografie o nebajeské OMA a Bayesovské OMA.
  • Viz datové sady OMA.

Viz také

Reference