۰۳۱-۳۲۳۵۷۱۴۸ ۸:۰۰-۱۷:۰۰ اصفهان - بزرگراه شهید خرازی - نبش کوچه ۷۷ - ساختمان آرتاک - واحد ۲
۰۳۱-۳۲۳۵۷۱۴۸ ۸:۰۰-۱۷:۰۰ اصفهان - بزرگراه شهید خرازی - نبش کوچه ۷۷ - ساختمان آرتاک - واحد ۲
مشاوره مهندسی
کارشناسان مجرب
انتخاب صحیح
بالاترین کیفیت
خرید مطمئن
رضایت مشتری
سفارش قطعه صنعتی

معرفی آنالیز مودال (Modal Analysis)

پینیون-خدمات مهندسی-آموزش و مشاوره-طراحی-معرفی آنالیز مودال (Modal Analysis)

در سال های اخیر آنالیز مودال به عنوان ابزاری جهت تعیین و ارتقا مشخصات دینامیکی سازه ها و ماشین آلات مورد توجه قرار گرفته است. امروزه نیازهای موجود در طراحی سازه ها و ماشین آلات از جمله وزن کم و استحکام بالا در مقولات مهندسی و علمی، امکان ایجاد ارتعاشات ناخواسته و مخرب را در این سیستم ها افزایش داده است. همچنین تنها استفاده از نرم افزار های کامپیوتری برای مدل سازی نمی تواند به طور دقیق رفتار دینامیکی سیستم های مذکور را پیش بینی نماید. به همین دلیل رویکردی اساسی به تکنیک های تجربی ایجاد شد و سبب ایجاد پیشرفت در زمینه آنالیز مودال گردید.

آنالیز مودال ابزاری برای تعیین پارامترهای دینامیکی سیستم، از جمله فرکانس های طبیعی، شکل مودها و ضرایب میرایی است و شامل دو بخش تئوری و تجربی می شود.

آنالیز مودال تئوری

آنالیز مودال تئوری بر اساس یک مدل فیزیکی از خواص دینامیکی سیستم مورد نظر، که شامل فرکانس های طبیعی، شکل مودها و ضرایب میرایی است، انجام می شود. شکل زیر پروسه تئوری آنالیر ارتعاشات در 3 مرحله را نشان می دهد. در ابتدا خواص فیزیکی سازه از جمله خواص جرم، سختی و میرایی استخراج می شود. با استفاده از اطلاعات به دست آمده از مرحله اول آنالیز تئوری مودهای ارتعاشی سازه که مدل مودال سازه نامیده می شود قابل استخراج است. این مدل شامل فرکانس های طبیعی، مودهای ارتعاشی و ضرایب میرایی سازه می شود. در آخرین مرحله آنالیز تئوری، پاسخ سیستم به تحریک اعمال شده به آن مشخص می گردد. در این مرحله توابع پاسخ فرکانسی سازه مشخص می گردد.

modal-analysis-theory

اگر پروسه مذکور به صورت معکوس انجام شود آنالیز مودال تجربی نامیده می شود. به این معنا که در آنالیز مودال تجربی، از پاسخ سیستم به تحریک اعمال شده به آن مدل مودال سیستم (فرکانس های طبیعی، مودهای ارتعاشی و ضرایب میرایی) مشخص می شود.

آنالیز مودال تجربی

آنالیز مودال تجربی که تحت عنوان تست مودال نامیده می شود به صورت یک تست ارتعاشی بر روی یک سیستم ارتعاشی خطی انجام می گیرد. —آماده سازی این تست شامل انتخاب تکیه گاه سازه، نوع تحریک، نقاط تحریک، سخت افزارهای اندازه گیری نیرو و پاسخ، تعیین هندسه مدل که در آن نقاط اندازه گیری مشخص شده است، می باشد.

این آنالیز بر اساس رابطه بین طیف پاسخ ارتعاشی در یک نقطه از سازه و طیف نیروی تحریک در همان نقطه یا نقاط دیگر که FRF نام دارد انجام می شود. FRF معمولا یک تابع ریاضی مختلط است. چندین روش برای انجام تست مودال وجود دارد اما تست ضربه چکش (impact hammer testing) و تست با شیکر (shaker) رایج تر از بقیه است. تحریک سازه می تواند در یک بازه فرکانسی دلخواه، گذرا، سینوسی پلّه ای و تصادفی باشد.

modal-test

تحریک سازه با ضربه که نیرویی است که در مدت زمان بی نهایت کوچک اعمال می شود، سبب تحریک همه مودهای اتعاشی سازه با انرژی یکسان می شود. تست چکش به همین منظور طراحی شده است. گرچه در واقعیت نیرویی که توسط چکش اعمال می شود نمی تواند در مدت زمان بی نهایت کوچک باشد. این مدت زمان در واقع مدت زمان تماس چکش با سازه است که مستقیما روی فرکانس نیروی اعمال شده تاثیر گذار است. هرچه زمان تماس بیشتر باشد محدوده پهنای باند فرکانس تحریک کوچکتر می شود. یک نیروسنج نیز در انتهای چکش قرار دارد که مقدار نیروی اعمال شده را اندازه گیری کند. تست چکش برای سازه هایی با وزن کم ایده آل تر است و نتایج بهتری را به دنبال دارد.

شیکر وسیله ای است که یک شی یا سازه را طبق سیگنال ورودی به شیکر تحریک می کند. همان طور که گفته شد برای تست مودال سیگنال های ورودی متفاوتی می تواند به شیکر اعمال شود. اما پروفابل های فرکانس سینوسی و تصادفی رایج ترین سیگنال های مورد استفاده هستند. معمولا یک نیروسنج هم برای اندازه گیری نیروی اعمال شده به سازه بین شیکر و سازه قرار می گیرد. برای سازه های عمرانی بزرگ از شیکر های بسیار قوی استفاده می شود که تا 100 کیلوگرم یا یشتر وزن دارند و قادر به اعمال نیروهای هزار تنی هستند.

Untitled Document

شیکرها نسبت به چکش مزیت هایی دارند از جمله این که قادر به اعمال انرژی بیشتر در مدت زمان طولانی تر به سازه هستند. اگرچه مشکلاتی مانند تاثیرگذاری روی خواص دینامیکی سازه و همینطور پیچیدگی آنالیزها را نیز به همراه دارند.

منبع:

.D. J. Ewins, “Modal testing, theory, practice and application”, Second edition, Research studies press Ltd, 2000

درباره نویسنده

5 پاسخ
    1. سید محمد حجازی
      سید محمد حجازی

      سلام دوست عزیز
      ممنونم از اینکه با مادرمیون گذاشتین
      مختصری از آموزش در این ارتباط برای شما ارسال میشه

  1. صادق مقبلی

    سلام آقای مهندس خیلی ممنون از توضیحات کوتاه و بسیار مفیدتان
    من این ترم آنالیز مدال دارم، توصیه شما برای بهتر یاد گرفتن این درس و کاربرد های آنها وکسب توانایی برای انجام پروژه های صنعت چیست؟
    اگر ممکن است آنالیز مدال در آباکوس را بگذارید،

    1. سید محمد حجازی
      سید محمد حجازی

      سلام دوست عزیز
      فهم دقیق از تئوری آنالیز مودال شما را در درک صحیح از این مساله بسیار کمک می کند.
      متاسفانه در کشور ما هنوز مباحث ارتعاشی و پایداری در صنعت بسیار مطرح نیست ولی به روز شدن قطعات معضلی رو به نام ارتعاش در قطعات بوجود آورده که به این رویکرد جای کار و تحلیل و تحقیق برای مهندسین فعال در این بخش بسیار باز خواهد بود.
      آنالیز مودال تجربی که در دروس ارشد در درس آنالیز مودال تدریس میشه دو هدف عمده داره:
      اول کاهش ارتعاش و بهینه سازی طراحی
      دوم مبحث تعمیرات نگهداری و بررسی عیوب سازها

یک دیدگاه بگذارید

حمایت