Operasjonell modalanalyse - Operational modal analysis

Omgivelsesmodal identifikasjon , også kjent som operativ modal analyse ( OMA ), tar sikte på å identifisere de modale egenskapene til en struktur basert på vibrasjonsdata som samles inn når strukturen er under driftsbetingelser, dvs. ingen initial eksitasjon eller kjent kunstig eksitasjon. De modale egenskapene til en struktur inkluderer først og fremst de naturlige frekvensene , dempningsforholdene og modusformene . I en omgivende vibrasjonstest kan emnestrukturen være under en rekke eksitasjonskilder som ikke måles, men antas å være "bredbåndstilfeldig". Det siste er en oppfatning som man må bruke når man utvikler en omgivelsesidentifiseringsmetode. De spesifikke forutsetningene varierer fra metode til metode. Uavhengig av metoden som brukes, krever imidlertid riktig modal identifikasjon at de spektrale egenskapene til den målte responsen gjenspeiler egenskapene til modusene i stedet for eksitasjonens.

Fordeler og ulemper

Implementeringsøkonomi er en hovedfordel med omgivende vibrasjonstester, ettersom bare (utgang) vibrasjon av strukturen må måles. Dette er spesielt attraktivt for anleggskonstruksjoner (f.eks. Bygninger, broer) hvor det kan være dyrt eller forstyrrende å utføre gratis vibrasjoner eller tvungen vibrasjonstester (med kjent inngang).

Å identifisere modale egenskaper ved hjelp av omgivelsesdata har ulemper:

  • Identifikasjonsmetodene er mer sofistikerte. Siden belastningen ikke måles, i utviklingen av identifikasjonsmetoden, må den modelleres (ved en eller annen stokastisk prosess), eller dens dynamiske effekter på den målte responsen må fjernes. Ellers er det ikke mulig å forklare egenskapene i dataene utelukkende basert på de modale egenskapene.
  • Uten lasting av informasjon kan de identifiserte modaleigenskapene ha betydelige identifikasjonsusikkerheter. Spesielt er resultatene like gode som bredbåndsforutsetningen.
  • De identifiserte modale egenskapene gjenspeiler bare egenskapene ved vibrasjonsnivået i omgivelsene, som vanligvis er lavere enn brukbarhetsnivået eller andre designtilfeller av interesse. Dette er spesielt relevant for dempingsforholdet, som vanligvis oppfattes som amplitudeavhengig.
  • Målesystemet må være støyfritt og sensitivt, siden konstruksjoner hovedsakelig vibrerer på lave nivåer under driftsforholdene.

Metoder

Metoder for OMA kan i stor grad klassifiseres etter to aspekter, 1) frekvensdomene eller tidsdomene , og 2) Bayesiansk eller ikke-Bayesiansk. Ikke-bayesianske metoder ble utviklet tidligere enn Bayesianske. De bruker noen statistiske estimatorer med kjente teoretiske egenskaper for identifisering, f.eks. Korrelasjonsfunksjonen eller spektraltettheten til målte vibrasjoner. Vanlige ikke-bayesiske metoder inkluderer stokastisk underromsidentifikasjon (tidsdomene) og nedbrytning av frekvensdomene (frekvensdomene). Bayesianske metoder er utviklet i tidsdomenet og frekvensområdet.

Frekvensdomene og tidsdomene operativ modal analyse av strukturer

Målet med operativ modalanalyse er å trekke ut resonansfrekvenser, demping og/eller driftsformer (uskalerte modusformer) av en struktur. Denne metoden noen ganger kalt output-only modal analyse fordi bare responsen til strukturen måles. Strukturen kan være begeistret ved hjelp av naturlige driftsforhold, eller andre eksitasjoner kan påføres strukturen; Imidlertid, så lenge driftsformene ikke skaleres basert på den påførte kraften, kalles det operasjonell modalanalyse (f.eks. måles driftsformer av et vindturbinblad som er eksitert av en rister, ved bruk av driftsmodellanalyse). Denne metoden har blitt brukt til å trekke ut driftsmåter for et svevende helikopter.

Operasjonell modalanalyse kontra operasjonell nedbøyningsform

De to begrepene, Operational Modal Analysis og Operational Deflection Shape, er veldig like, men refererer til to forskjellige analysemetoder. Begge bruker omgivelsesvibrasjonsdata som innganger, men når det gjelder operasjonelle avbøyningsformer, opprettes en form som tilsvarer den totale vibrasjonsresponsen. Den er kun basert på vibrasjonsamplituden, det er ikke noe forsøk på å trekke ut en modusform, og det kan ikke oppnås noen kvantifisering av modal demping. Mens Operational Modal Analysis, når hovedforutsetningene er oppfylt, gir en representasjon av en systemkarakteristikk i driftsmiljøet, vil en Operational Deflection Shape ganske enkelt trekke ut systemresponsen under de påførte belastningene.

Merknader

  • Se monografier om ikke-bayesisk OMA og bayesisk OMA.
  • Se OMA datasett.

Se også

Referanser