مروري بر آناليز مودال

30
ی راد ئ ا ی ض د ی ع س ک ی ن ی مکا س د ی ه م کده ش ن دا هان ف ص ی ا% ت ع ن ض گاه ش ن دا ودال م ز لي ا ن2 ر ا4 ب زوري م

Upload: lester

Post on 05-Jan-2016

89 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

مروري بر آناليز مودال. سعید ضیائی راد دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی اصفهان. آشنايي و یاد آوری. در دو دهه گذشته، آناليز مودال به دانشي فراگير با هدف تعيين، بهبود و بهينه سازي مشخصات ديناميکي سازه هاي مهندسي تبديل شده است. - PowerPoint PPT Presentation

TRANSCRIPT

Page 1: مروري بر آناليز مودال

سعید ضیائی راددانشکده مهندسی مکانیکدانشگاه صنعتی اصفهان

مروري بر آناليز مودال

Page 2: مروري بر آناليز مودال

آشنايي و یاد آوری

در دو ده�ه گذش�ته، آن�اليز م�ودال ب�ه دانش�ي فراگ�ير ب�ا ه�دف تع�يين، بهب�ود وبه�ينه سازي� مشخصات د�ينا�ميکي ساز�ه هاي �مهندسي �تبديل� شده است.

طراحي ام�روزي س�ازه ه�اي پيچي�ده مک�انيکي، ه�وايي و س�اختماني ب�ه گون�هق�ابليت و کم باي�س�تي �داراي �وزن ب�اال مق�ا�ومت� ب�ر ک�ه �عالوه� اس�ت ا�ي انعط�اف زي�اد باش�ند. ب�ه ع�ن�وان مث�ال،� در ص�نعت خو�دروس�ا�زي تالش زي�ادي ص�ر�ف ک�اهش� وزن بدن�ه ش�ده اس�ت.� ب�ه منظ�ور ک�م ک�رد�ن اث�رات اينرس�ي ح�ين م�اموريت �در �س�ازه �ه�اي �فض�ايي�، مانن�د� آنتن �ه�اي م�اهواره اي، ک�اهش وزني �در ح�د چ�ن�د گ�رم ن�يز �ح�ائز �اهميت� ف�راوان ا�س�ت. اين نيازه�اي ج�دHي د�ر ط�ر�احي س�ازه ه�اي� جدي�د، پتانس�ي�ل ب�ر�وز �ارتع�اش�ات� ناخواس�ته را در اين

سازه ها� افزايش �مي دهد. از ديگ�ر حق�ايق زن�دگي م�درن، تقاض�اي روزاف�زون ب�راي س�ازه ه�اي ايمن و

ني�از ي�ا و دولت �ه�ا ب�ا ض�واب�ط وض�ع� ش�ده �توس�ط ا�عتم�اد مط�ابق ق�اب�ل مشتري مي باشد

Page 3: مروري بر آناليز مودال

آشنايي و یاد آوری

رفت�ار تع�يين ب�ه ق�ادر تنه�ايي ب�ه ک�امپيوتري س�ازي مدل ب�ر�خي خ�واص �س�از�ه مانن�د زي�را باش�د، د�ين�اميکي س�از�ه نمي� م�يرايي� و ي�ا خ�واص غ�ي�رخطي �از قواع�د مع�م�ول د�ر م�دل س�ازي پ�ير�وي �نمي� کنن�د. هم�چ�نين، �اط�الع�ا�ت فر�ا�ت�ري �ب�ر�اي �م�دل س�ازي�

ب�ه دل�ي�ل عد�م� قط�ع�يت �در شرايط �مرزي�، �مورد� ن�ياز �مي� باشد پيش�رفت ه�اي اخ�ير در تکني�ک ه�اي تج�ربي ب�اعث تکام�ل مقول�ه

م�دل �س�از�ي ب�ا� اس�تف�اده �از خ�واص تج�ربي، ش�ده اس�ت�. بخش مه�مي از اين تالش، پيش�رفت ه�اي ح�اص�ل ش�ده در �آنااليزره�اي ت�ب�ديل ديج�يت�ال �فو�ري�ه ب�ود�ه اس�ت. �تکن�ي�ک ه�اي� �تج�ربي �توس�ط آ�ن�ال�يز �م�و�دال� �ر�ش�د و �تق�و�ي�ت ي�افت�ه و� �در �مقاب�ل،� انگ�ي�زه� �ا�ي ق�وي

براي پيشر�فت آنال�يز مودال� ايج�اد کرده� اند.

Page 4: مروري بر آناليز مودال

Modal Analysis and Testing 4

Historical Developments1947 Kennedy & PancuDescribing the accurate determination of natural frequency and

damping level in aircraft structures.1963 Bishop & GladwellExplaining the theory of resonance testing.1969 SalterNon-analytical approach to the interpretation of measured data.1970 Major advances in trancducers, electronics and digital analyzer.1980Many papers and advances in this period.

Page 5: مروري بر آناليز مودال

Modal Analysis and Testing 5

Books1- D. J. Ewins, 2000, Modal testing theory and

practice, 2nd edition, Research Studies Press Ltd.2- N. Maia, J. Silva, J. He, N. Lieven, R. Lin, G.

Skingle, W. To, A. Urgueira, 1997, Theoretical and experimental modal analysis, Research Studies Press Ltd.

3- W. Heylen, S. Lammens, P. Sas, 1998, Modal analysis theory and testing, KUL, Belgium.

4- H. Natke, 1992, Fundamentals and advances in the engineering sciences, Friedr. Vieweg and Sons.

Page 6: مروري بر آناليز مودال

Modal Analysis and Testing 6

Books (Cont.)5- Z. Fu, 1995, Vibration modal analysis and

parameter identification, Mechanical Industry Publishing Co., People’s Republic of China

6- K.G. McConnell, 1995, Vibration testing theory and practice, John Wiley & Sons.

7- Dynamic Testing Agency (DTA), 1993, Handbook on modal testing.

8- DTA, 2000, Primer on best practice in dynamic testing.

Page 7: مروري بر آناليز مودال

Modal Analysis and Testing 7

Conferences

International Modal Analysis Conference (IMAC), 1982-2001

International Seminar on Modal Analysis (ISMA), bi-annual, 1975-2000, KUL, Leuven, Belgium

Page 8: مروري بر آناليز مودال

Modal Analysis and Testing 8

Journals

The international journal of analytical and experimental modal analysis, Society of experimental mechanics, USA

Journal of mechanical systems and signal processing (MSSP), Academic press, UK

Journal of vibration and control, Sage science press

Journal of sound and vibration

Page 9: مروري بر آناليز مودال

Modal Analysis and Testing 9

Models Spatial ModelMass, Stiffness and damping matrices

Modal ModelNatural Frequencies, Modal damping and mode

shapes

Response ModelFrequency response functions, FRFs (X/F)

Page 10: مروري بر آناليز مودال

Modal Analysis and Testing 10

Route to Vibration analysis

Spatial ModelM, K, D

Modal ModelNF, MD, MS

Response ModelFRFs (X/F)

Theoretical Route

Response Model

Modal Model

Spatial Model

Experimental route

Page 11: مروري بر آناليز مودال

آناليز مودال چيست؟

آن�اليز م�ودال، فرآين�د تع�يين خ�واص ذاتي دين�اميکي ي�ک سيس�تم در ق�البف�رک�انس ه�اي� ط�ب�يعي،� ض�راي�ب �م�ي�رايي� و �ش�کل مو�ده�ا و ب�ه ک�ار�گيري م�ي ا�ز �ر�فت�ا�ر �دين�ا�م�يک�ي سي�س�ت�م م�دلي� �ر�ياض�ي ب�ه �م�نظ�و�ر� �اي�ج�اد� آ�نه�ا ع�ات� �مرب�وط ب�ه ب�اش�د�. �ا�ي�ن �م�د�ل �رياض�ي �ب�ه� م�دل� �م�ود�ا�ل� �سيس�ت�م� �و ا�طال�

مشخص�ا�ت �آن،� �داد�ه� هاي م�و�دال ناميده� م�ي شو�ند. آن�اليز م�ودال، ه�ر دو مبحث تئ�وري و تج�ربي را در ب�ر مي گ�يرد. آن�اليز

دين�اميکي ف�يز�يکي �از �سيس�ت�مي م�دل� اس�اس �ي�ک ب�ر تئ�وري، م�ودال ش�ام�ل خ�واص �ج�ر�مي، س�خت�ي و� م�يرا�يي م�ي �باش�د. �ا�ين خ�واص مم�کن �

است به� صورت مع�ادالت ديفرا�نسي�ل پ�اره اي� موجود باشند. س�ازه ه�ر ¢ تقريب�ا ت�وان مي م�درن مح�دود اج�زاي تحلي�ل کم�ک به

ق�اب�ل ب�ه �ط�ور� ن�تيج�ه ک�رد �و �د�ر س�ا�زي گسس�ته ر�ا خ�طي د�ين�اميکي� م�الحظ�ه �اي ق�ابل�يت و م�ي�دان ک�اري �آن�الي�ز م�ودا�ل تئور�ي�ک اف�زايش يافت�ه

است.

Page 12: مروري بر آناليز مودال

تست مودال چيست؟

تس�ت م�ودال تک�نيکي تج�ربي ب�راي بدس�ت آوردن م�دل م�ودال ي�ک سيس�تمب�ر تکني�ک اين تئ�وري مبن�اي باش�د.� زم�ان �مي ب�ا ا�رتعاش�ي� خطي �ن�امتغير اس�ا�س� رابط�ه بي�ن� پاس�خ ا�رتعاش�ي� د�ر ي�ک� نقط�ه� ا�ز س�ازه ب�ا� تحري�ک �در هم�ا�ن ن�قط�ه و� ي�ا ن�ق�ط�ه� �اي� �ديگ�ر،� ب�ه� ص�ورت ت�ا�بعي� از �ف�رک�ا�نس� تح�ري�ک� مي باش�د�. ا�ين� را�بط�ه�، ک�ه �اغ�ل�ب ب�ه ص�ور�ت ي�ک ت�ابع� رياض�ي م�خ�تل�ط� �مي �باش�د، ت�ا�بع �پا�س�خ

نا�ميده �مي �شود.FRFفرکانس�ي و يا به ط�ور خ�الصه انج�ام تس�ت م�ودال ش�امل ان�دازه گ�يريFRF ه�ا و ي�ا پاس�خ ض�ربه س�ازه

م�ي� تو�ان�د� ب�ه س�ا�دگي ب�ا ا�ع�م�ا�ل� ي�ک ن�ير�و (ان�د�ازه FRFاس�ت�. ا�ن�د�ازه� گ�يري �گ�يري� ش�د�ه)� در� ي�ک� �نقط�ه از �س�ا�زه� در �غي�اب �س�اير ني�ر�وه�اي ت�حري�ک، �و ان�داز�ه گ�ير�ي� پاس�خ� ا�رتع�اش د�ر ي�ک� �ي�ا چن�د� ن�قط�ه ا�ز �س�ا�زه ان�ج�ام �ش�ود.� روش ه�اي� م�در�ن تحر�ي�ک و پ�يش�ر�فت ه�اي �ح�اص�ل� ش�د�ه �در ت�ئ�و�ري آن�ال�يز م�ود�ال، ا�مک�ان ا�عم�ا�ل مک�ان�يز�م �ه�اي �پي�چي�ده� ت�ر ت�حري�ک� �را �ف�را�هم آ�ورده �اس�ت.� ت�حري�ک� مي� ت�وان�د �در �ي�ک� ب�از�ه فرکا�نس�ي �دلخ�وا�ه، �سين�وس�ي �پ�ل�Hه اي،� گ�ذ�را،� تص�اد�في و �ي�ا ب�ه

صورت� نوي�ز سفيد� باشد.�

Page 13: مروري بر آناليز مودال

تست مودال چيست؟

توسط يک ترانسديوسر نيرو در نقطه اعمال نيرو ¢ تحريک معموالاندازه گيري مي شود. پاسخ نيز مي تواند توسط شتاب سنج يا ابزارهاي ديگر اندازه گيري گردد. هر دو سيگنال تحريک و پاسخ

ها را به عهده دارد، FRFبه يک آنااليزر، که وظيفه محاسبه ارسال مي شوند.

در مجموع، آناليز مودال تجربي شامل سه مرحله آماده سازيبراي تست، اندازه گيري پاسخ فرکانسي و استخراج پارامترهاي

مودال مي باشد. آماده سازي تست شامل انتخاب تکيه گاه سازه، نوع تحريک، نقاط تحريک، سخت افزارهاي اندازه گيري

نيرو و پاسخ، تعيين هندسه مدل که در آن نقاط اندازه گيري مشخص شده است و تعيين عواملي که باعث عدم دقت در

اندازه گيري مي شوند، مي باشد.

Page 14: مروري بر آناليز مودال

کاربردهاي آناليز مودال

ب�ه تع�يين م�دل م�ودال ¢ هر دو روش آن�اليز م�ودال تئ�وري و تج�ربي نهايت�ا و ي�ا FRFس�يس�تم� دين�اميک�ي منج�ر� مي ش�وند.� اين م�دل در مقاي�س�ه ب�ا

پاس�خ ارت�عاش�ي، تص�وير �روش�ني� از مشخص�ات دي�ن�اميکي �سيس�تم ارائ�ه ب�ا ارتب�اط در ¢ عم�دتا م�ود�ال آن�الي�ز ک�اربرده�ا�ي بن�ابراين، د�ه�د. مي اس�تفاده� از م�دل بدس�ت آم�ده �در ط�راحي، ح�ل� مس�ا�ئل و� تحلي�ل آنه�ا

مي باشد. تئ�وري ب�ر اس�اس مشخص�ات آن�اليز م�ودال اس�تخراج م�دل م�ودال در

¢ ش�امل م�اتريس ه�اي ف�يزي�کي س�يس�تم مي ب�اش�د. اين �مشخص�ات معم�و�الاين در� ب�ه �عب�ارت �ديگ�ر با�ش�د. م�ي�راي�ي سي�س�تم �م�ي ج�رم�، �س�ختي� �و آن�اليز� د�ر آ�ي�د. مي� ه�اي �ف�ض�ايي �بدس�ت دا�ده ا�ز م�ود�ال� م�دل روش�،

و ياپ�اس�خ ارتع�اش FRFم�ودال تج�ربي، م�د�ل م�ود�ال ب�ه ک�م�ک داده� ه�اي آز�اد� سيس�تم ح�اص�ل� مي� ش�و�د�. بن�ا�برا�ين،� اين روش از� داده ه�اي مرب�وط

به پ�اسخ به مدل �مودال �مي رسد�.

Page 15: مروري بر آناليز مودال

کاربردهای آنالیز مودال

رفع اشکالتطابق مدل اجزاي محدود با نتايج تجربياصالح سازهتحليل حساسيتکاهش مدل هاي رياضيپيش بيني پاسخ اجباريتعيين نيروپيش بيني پاسخرابطه زيرسازه ايتشخيص عيوب سازه اي

Page 16: مروري بر آناليز مودال

رفع اشکال

يfد مهندسfت آوردن ديfکال، بدسfع اشfور از رفfمنظيfک دينfاميfک مfورد fدر مfوداfل اfطالعfات کمfک بfه سfاfزه مfشfکلf زاf مfي باfشfد. ايfن موضfوfعf، مهمfتfرين f و آfن ايجfاfد از fبfدو تجfرfبfي مfوfدال آfنfاfليز کfاfرfبرد رfفfع اfسfت. ظهfور fکاfربرfدهfاي fدfيگربfوfده fاfشfمنبfر اfسfاس مfقfاديfرf فرکfاfنfس هfايf fطfبfيعي، fکالfاش fاز fهfدfآم مfيfراfييf وf شfکfلf fمودهfايf fبfدسfت ضfراfيب عfاfت، يfکf دfرfک fن اطالfک ايfه کمfبf .fدfباشf ميf fتfتساساfسfي و fپfايfه اfيf از fمشfخصfاfتf fسfازه fحfاصfل fمي fهfريش fودنfنم بfاfعثf fآشfکfاfر fلبfغfا شfود fکfهf fاfين

مfشکالت fديناميfکي سازهf واقfعي مي شوfد.

Page 17: مروري بر آناليز مودال

تطابق مدل اجزاي محدود با نتايج تجربي

قfي دقيfدل رياضfک مfتن يfه داشfازه، بfک سfاي ديناميfياري از کاربردهfبساز ديناميک سيستم بستگي دارد.

زايfدل اجfرد. مfاد کfدود ايجfزاي محfه روش اجfوان بfدلي را مي تfچنين ممfحfدود fحاصfل،f کfه بfرf حسfب مfاfتريسf هfاfي جfرfم وf سfختي مي باشfد، بfراي اfسfتفاfدهf هfايf بعfدي ماfننfد آنfاfليز fحfساسfيت وf fپيش fبيfني رفfتfار ديfنfاميکي

در اfثر اfيجاد تغييfرات، نقشي اfساسي دfارد. ه اينfور آن کfازه، تصfا در سfدم قطعيت هfا و عfدگي هfه پيچيfه بfا توجfا بfام

� بfيfانگfرf رفتfارf سfازهf fباشfد، غfير مfنطقي ميf باشfد. يfک روfش fاfاقعfل وfدfماfساسfي آنf اسfت کfهf fبfاf اfنfجfام اfنfدازfهf گfيري fرويf سfازه،f مfدل مfودال آن را بfدسfت آfورده fو ازf آfن بfراي تطfابق بfاf مfدلf اfجfزاي fمحfدfود بfهf منظfورf بfروز

در fآوردن آن استفاده fشود. دازهfده از انfت آمfودال بدسfدل مfا مfه آيfت کfي اين اسfوال اساسfال سfح

تعfداد مودهfاي بfه دليfل fکfافي fنبfوfدن گfيfري، علي fرغم نقfص هfايي کfه اfرتعاشfيf و نقfاfط انfدازهf گfيري دارfد، مي fتوانfدf رفتfار واقعي دينfاميکي آيfا fدر صfورت وجfودf اختالف، fنتfايج تجfربي مي fد؟fان دهfتم را نشfيسfس

توfاند بfراي تfصحيح مfدل اجزfاي محدود بکارf گرفتهf شود؟ دودfزاي محfران اجfرخي از تحليلگfتراض بfورد اعfت مfفه ممکن اسfاين فلس

قfرfار گfيfرد، اfمfا نتfاfيfج تجfربي دfرf مfواردf زfيfاfدي برfتfري خfودf را fنشfان داده است.

Page 18: مروري بر آناليز مودال

اصالح سازه

تمfيرايي سيسfا مfي در اصfالح سfازه، تغيfيراتي روي جfرم، سfختي و دfينfاميکي اfنجfام مfي شfود. ايfن تغيfيرfات بطfور قطfع رفتfار دينfاميکي

f .داد fخواهدf غييرfتم را تfسيس ارfني رفتfازي و پيش بيfبيه سfتم، شfودال سيسfدل مfتفاده از مfبا اس

ت مختfلfف مي تfوانfد انجfاfم شfود. اثfر تغيfيرات فرضfي fاالfدر حf تمfسيسبfر رfوي رفfتfار fدينfاميfکي سfاfزه را ميf تfوfان بfدون انجfام تحليfل کامfل و

يا fاعمالf fاين تغيfيرfات روي ساfزfه واfقعي، ازf اين روش بدست fآورد. ،ودfافه شfازه اضfي از سfه بخشfز بfرم متمرکfک جfر يfال، اگfوان مثfبه عن

بfا اسfتfفfادهf اfز مfدلf مfوfدfال fموجfود وf fمقfدfار جfرم اضfافه، fمي تfوان يfک مfدلf مfوfدالf fجديfد fبfراي fسfازهf تغيfيfر يافfتfهf fپيش گfوfيي نمfودf. اين fروش دfر مراحfل fاولfيfه fطfرfاحي fو بfه منظfورf fبهينfهf fسfازي رfفتfاfر دينfامfيکي آfوردن مfدل مfودال fاز بfهبfود رfفتfاfر fآن پfس fاfز بدسfت يfا سيfسfتم و ايfنf رfوش مي توانfد از f،لfاfحf رfه هfب f.fدfباش fمي fدfمفيf ،fيfيرfازه گfدfنfا

ايجfاد تغيfيرات اساسي در طfراحي اوليfه جلfوگيري نمايد.

Page 19: مروري بر آناليز مودال

تحليل حساسيت

يتfوان حساسfاميکي مي تfتم دينfک سيسfودال يfدل مfک مfبه کمپfاراfمترهfاfي مfوداfل سfاfزfه راf fنسfبت fبfه اfيجfادf fتغيfيfر در هfر يfک از

f.مودfم، پيش بيني نfيستfيزيکي سfرهاي فfارامتfپ طfازه مرتبfالح سfا اصfبيعي بfور طfه طfيت بfل حساسfاين تحلي

fهfت کfاس fاينf رfد بfاکيfل تfحليfتf در اينf ،الfن حfا ايfبf .fدfباشf يfم fرا تfاثير بيشfترين تغfيfيراتf سfازfه fاي کfداميfک fاfز تfعfييfنf شfود فfرکfانس يfک fردنfک fاfجابجf � fمثال مfوداfل، پfاfرامتر يfک fويfرطfبيعfي، دfاfرد. fاfيfن تحfليfل نقfطfه fمfقfاfبfلf fتfحليfلf fاصfالحf fسfاfزهf کfه شfامfلf بررسfي تغيfيرfات پfاfرfامترfهfاي fمfوfدالf fدرf fاثfر اfعfمfالf يfک

تغfيير فfيزيکيf خاfص روي ساfزه اسfت، مي باشد. دفfا هfازه بfدد سfراحي مجfام طfوص هنگfيت، بخصfل حساسfتحلي

خfاص، fمفيfد fاريfدfمق دfر ديfنfاfميکfي يfک fمشfخصfه fادنfدf رارfقاستf وf مfؤثرتfرfين روشf براfي رfسيfدن بfه اينf منظور اسfت.

Page 20: مروري بر آناليز مودال

کاهش مدل هاي رياضي

در م�دل س�ازي اج�زاي مح�دود ي�ک س�ازه دين�اميکي، تع�داد درج�اتآزادي مورد استفاده، ابعاد مدل را تعيين مي کند.

ب�اعث اف�زايش دقت ¢ هر چن�د اف�زايش تع�داد درج�ات آزادي لزوم�ان�يز ت�اث�ير ا�ين ک�ار، �بي اغ�لب ا�ج�زا�ي �مح�دود �ن�مي ش�ود�، �ام�ا م�د�ل

نمي باشد. هنگ�امي ک�ه بررس�ي رفت�ار دين�اميکي سيس�تم در فرک�انس ه�اي پ�ايين

م�دنظر� م�ي با�ش�د، م�دل�ي ري�اض�ي �ب�ا ا�بع�ا�د� ک�ا�ه�ش يا�فت�ه �مناس�ب ت�ر خواه�د ب�ود.� اي�ن م�دل �ک�اه�ش ي�افت�ه� ر�ا هم� م�ي ت�وان� ب�ه کم�ک م�دل� م�و�دا�ل� س�از�ه و� ه�م� از �م�دل اج�زاي� مح�دو�د اولي�ه و ب�ا ا�س�تفاد�ه از

ال�گوريتم ه�اي کا�هش ا�بعاد، بدست آ�ورد. اين انج�ام جهت موج�ود تج�ربي م�ودال م�دل ح�الت، دو ه�ر در

پروسه و يا ارزيابي نتايج نهايي حائز اهميت مي باشد.

Page 21: مروري بر آناليز مودال

پيش بيني پاسخ اجباري

خfني پاسfودال، پيش بيfاليز مfاي آنfر از کاربردهfيکي ديگارتfعاشfي سfازfه نfاشfي از fيfک نfيرfوي fمشfخص اسfت. بfا اسfتفادfه ازf مfدل مfودالf مي fتfوان پاسfخf سfازه بfه يfک

نfيروي fاز fپيشf تعريف شده را بدfست fآورد. نيfودرو، يعfک خfودال يfدل مfتن مfا داشfال، بfوان مثfبه عن

بfاf انfدfازه fگfيري اfرتعاشfات آنf در آزمايشfگاه، fمي تfوان از fرانfنfدگي دfر آن يfکf جfادfه رfا قfبfل fدرf تمfسيس fخfاسfپ

جاده تعيين نمود. هfازه بfخ سfوان پاسfرهم نهي مي تfل بfتفاده از اصfبا اس

بfيfني fکfرد.f fمشfکلf fعمfده fاين نfيز fپيش چfنfدينf fنfيروf را کاfربرfد fدر تخمينf يا انfدازهf گيري fدقيقf نيfروهfا ميf باشد

Page 22: مروري بر آناليز مودال

تعيين نيرو

تم ميfک سيسfاش يfاعث ارتعfه بfايي کfل، نيروهfدر عمشوند همواره قابل اندازه گيري نمي باشند.

نينfتم و همچfخ سيسfيري پاسfدازه گfا انfوان بfا مي تfامf ا راfروهfني fتم، اينfسfسيf لfوداfمf لfدfم fنfتfداشf تfدسf fدر

بدست آورد. اتfاعث ارتعاشfه بfايي کfايي نيروهfات شناسfبرخي اوق

شديد مfي شوfند، داراfي اهميت زيادي مي باfشند. نيfور توربيfک موتfق در يfان لfک ياتاقfال، يfوان مثfبه عن

مي توfانfد بfاعث تfوليfد نfيروي fتحfرfيکي شfودf کfه منجfر بfه اfرتعfاfش fشfديfدf سfيسfتم fشfود.f fاين نfيرfوfي تfحريfک خfود

يfک منfبع باfلقوfه درf ايجاfد شfکست درf سازه fمي باشد.

Page 23: مروري بر آناليز مودال

پيش بيني پاسخ

پس از تع�يين م�دل م�ودال ي�ک س�ازه، امک�ان پيش بي�نيپاسخ سازه به هر نوع نيروي خارجي وجود دارد.

يکپ�ارچگي ب�راي مطالع�ه مبن�اي علمي ي�ک اين موض�وع سازه در يک محيط ديناميکي مشخص مي باشد.

دين�اميکي ب�ه ص�ورت ک�رنش ارتعاش�ي س�ازه پاس�خ اگ�ر پيش بي�ني گ�ردد در آن ص�ورت مي ت�وان از اين نت�ايج در

در پيش گويي عمر خستگي سازه استفاده نمود. ض�رايب م�يرايي، ک�ه در پيش ¢ مدل م�ودال تج�ربي معم�وال

.بيني پاسخ اهميت زيادي دارد، را نيز ارائه مي دهد

Page 24: مروري بر آناليز مودال

رابطه زيرسازه اي

تفاده ازfا اسfازه را بfل سfاميکي کfار دينfت رفتfگاهي الزم اسبfهf رفتfارf دينfاميکيf اجfزايf آن، تعfيين کfرد. اطfالعfات مربfوط

ايfن پروسه، رfابطه fزير سازه اي fناميده fمي شfود. ازه راfل سfار کfوان رفتfواره نمي تfددي همfل عملي متعfبه دالي

f.نمودf ا مدلfگيري ي fندازهfمستقيم ا fطورfب دfه چنfده را بfاميکي پيچيfاله دينfک مسfه يfت کfيک روش آن اس

مناسfب هfاي الگfوfريتم fاز سfپس نfمfود. تقسfيم fزاfمجf بخشايfن از بسfياري نمfوfد. اسfتfفاfده اfين fاجfزا بين ارتبfاfط fيfراfباfلfگfوfريتمf هfا بfر اfسfاسf پارfامترهfايf fمfوداfل اfجfزاfي سfازه اسfتوار

ميf باشند. وانfيز مي تfدود نfزاي محfل اجfازه را در تحليfزاي سfه اجfرابط

ظfرفيت بfا fازهfس پيچيfدگfي fهfک مfواقعي fدر مfؤثر fو fورfبطکامپيوتر تطابق ندارند، بکار برد.

Page 25: مروري بر آناليز مودال

تشخيص عيوب سازه اي

ج�زء در ص�نايع هم�واره قاب�ل مش�اهده س�ازه غ�ير عي�وب تش�خيص مسائل مهم و اولويت دار بوده است.

ب�ازبيني ،¢ اهميت اين موض�وع در ص�نايع ه�وا فض�ا روش�ن اس�ت. اخ�يران�يز ه�ا پ�ل مانن�د ه�اي س�اخ�تماني� م�و�رد س�ازه در اي عي�وب س�ازه� تش�خيص د�ر م�ودال آن�اليز ک�ا�ربرد تئ�وري مب�اني� ش�ود.� مي ا�عم�ال دين�اميکي پاس�خ� اين �واقعيت� اس�ت� ک�ه ب�ر� اس�اس اي ع�ي�وب س�ازه�

سا�زه در اثر ايجاد �عيو�ب، تغ�يير خ�واهد کر�د. اين ام�ر، امک�ان تع�يين آس�يب روي س�ازه را ب�ه کم�ک بررس�ي تغي�ير

پاس�خ� س�ازه� قب�ل و� بع�د از ا�يج�اد آ�ن، ف�راه�م مي آورد�. در حقيقت، پارامتره�اي م�ودال تغي�ي�رات ب�ين عيب� و تش�خيص عي�وب رابط�ه اي

سازه را ف�رمول بندي مي �نماي�د. از پاي�ه ه�اي داده ي�ا و انگش�ت اث�ر گ�رفتن معم�ول، روش يک

،¢ بع�دا باش�د. مي آن ب�ودن� هنگ�ام �س�الم� س�ازه� پارامتره�اي �م�ودا�ل هنگ�امي ک�ه تغي�يرا�تي در� اين �پارامتره�ا رخ داد، امک�ان بررس�ي آس�يب

سازه که �باعث بر�وز ا�ين ت�غييرا�ت ش�ده اس�ت وجود دارد.

Page 26: مروري بر آناليز مودال

کاربردهاي عملي آناليز مودال

ودال درfاليز مfده از آنfزارش شfاي گfتر کاربردهfبيشزمينfه هfاي مهندسfي هوانfوردي، مهندسfي خfودرو و مهنfدسfي مکاfنيfکf بfوده fاسfت. الfبتfه اينf بfه fمعfني نفي گسfترش روزافfزون کfاربرد آنfاليز مfودال در

رشته هاي مختلف ديگر نمي باشد. ادي وfاي مهم اقتصfه هfودرو، جنبfي خfدر مهندس

ايمن در جلوگfيري از طfراحي مجfدد خfودرو، بfاعث شfده تfا درک کfاملي از خfواص دينfاميکي خfودرو و قطعfات آن حاصfل گfردد. بيشfترين تالش هfا روي تلفيfق آنfاليز مfودال تجfربي و تحليfل اجfزاي محfدود

در مطالعه اجزاي خودرو، متمرکز بوده است.

Page 27: مروري بر آناليز مودال

کاربردهاي عملي آناليز مودال

.سازه خودروه�اي م�درن باي�د از نظ�ر وزني س�بک و از نظ�ر اس�تحکام ق�وي باش�ندت�ر�کيب آن�ا�ليز م�و�دال ت�ج�ربي و �تئ�وري،� امک�ان �ط�راحي به�ين�ه اج�زاي خ�ودرو و بهب�ود

خوا�ص دي�ناميکي کل�ي آن� را ف�راهم مي کن�د. آن�اليز م�ودال تج�ربي همچ�نين ب�ه عن�وان ي�ک اب�زار رف�ع اش�کال نقش�ي اساس�ي در

) وس�يله� ايف�ا مي کن�د. ب�ه عن�وان مث�الي NVHمطا�لع�ه مش�کالت ن�ويز �و ار�تع�اش (�نم�ون�ه در �اين زمي�ن�ه م�ي ت�و�ان از �آن�اليز م�ودال ي�ک س�ازه �خ�ودرو ب�دون ملحق�ات و

ي�ا يک زيرس�ازه آن� نام ب�رد.� بهين�ه ک�ف خ�ودرو، ه�اي پان�ل م�ودال Hت مانن�د حساس�ي ت�ري پيچي�ده کاربرده�اي

خس�تگ�ي، ع�م�ر بي�ش�تر �در �وس�يله، �تخم�ين آس�ا�ي�ش ت�ام�ي�ن ب�راي� س�ازه س�ازي مک�انيزم کن�ت�رل ف�ع�ال �ارت�عاش�ا�ت ب�راي �س�يس�تم ت�عل�ي�ق، م�ان�يتور وض�عيت س�يس�تم و

ت�شخيص خر�ابي موت�ور و�سيله نيز �وجود دا�رند. يکي ديگ�ر از زمين�ه ه�اي مهم ک�اربردي آن�اليز م�ودال، مطالع�ه ن�ويز در وس�يله مي

ب�اش�د. آن�ال�يز م�ودال ر�ا مي �ت�وان ب�ه عن�وان اب�زا�ري ب�ر�اي ب�ررس�ي ن�ويز تولي�د ش�ده ات�اق داخ�ل ب�ه ا�ز جري�ا�ن ه�وا انتق�ا�ل ص�داي حا�ص�ل و �ي�ا اج�ز�اي وس�يله� تو�س�ط

ت�وسط قس�مت ه�ايي مان�ند درها �مورد� است�فاده �قرار� داد. � يک ک�اربرد پيش�رفته ت�ر آن�اليز م�ودال، ک�اهش ن�ويز از طري�ق بهين�ه س�ازي س�ازه و

ي�ا ط�راح�ي� مج�د�د آن� اس�ت. �در �مجم�و�ع،� آن�الي�ز م�ودال� ت�ک�نيک�ي م�ؤثر در مه�ندس�ي وسيله م�ي ب�اشد.NVHخو�درو در� راستاي� بهبود�

Page 28: مروري بر آناليز مودال

کاربردهاي عملي آناليز مودال

گس�ترش س�ريع ص�نايع ه�وا فض�ا چ�الش ه�اي زي�ادي را در رش�ته ه�اي مختل�فم�هندسي د�ر مواجه�ه با مشکالت ت�کنول�وژيک گوناگون �ايجاد کرده است.

دينامي�ک س�ازه هواپيم�ا و فض�اپيماها ع�املي م�ؤثر در گس�ترش آن�اليز م�ودال ب�ودهيکپ�ارچگي س�ازه و رفت�ار پرن�د�ه قي�ود زي�ا�دي را د�ر م�ور�د اس�ت. س�از�ه وس�اي�ل د�ين�اميکي� آن ک�ه �در تقاب�ل �ب�ا ه�دف� اص�لي يع�ني� ک�اهش وزن� مي� با�ش�د، ب�ر ط�راح

تحميل مي کند. ابع�اد ب�زرگ س�ازه فض�اپيما ن�يز انگ�يزه ه�اي جدي�دي در تحلي�ل، پيش رو ق�رار مي

ده�د. ايج�اد ي�ک م�دل� رياض�ي� دقي�ق ک�اري اس�ت� ک�ه ه�م�وا�ره باي�د در م�ورد س�ازه ي�ک ه�واپي�ما يا فض�اپيما �انجام� شود.�

.آن�اليز م�ودال تج�ربي وس�يله اي ب�راي تايي�د م�دل ک�امپيوتري ايج�اد ش�ده مي باش�دگ�زارش�ات زي�ادي از ت�س�ت م�و�دال روي ا�ن�وا�ع س�ازه از ه�واپيماه�اي م�دل ب�ا مقي�اس ک�وچ�ک ت�ا ي�ک س�فينه� کام�ل و �ي�ا ي�ک� هواپي�م�اي� ب�د�ون �سرنش�ين د�ر دس�ت مي باش�د. ا�ين �موض�وع، ب�ه خص�وص در م�و�رد خ�واص �م�يرايي ي�ا غ�يرخطي و ي�ا تخمين دقي�ق ن�ير�و و پ�اس�خ،� ک�ه م�دل� ک�امپ�يوتري� در آنه�ا د�قت چن�داني� ن�دارد، اهميت زي�ادي دارد.

Page 29: مروري بر آناليز مودال

کاربردهاي عملي آناليز مودال

آن�اليز م�ودال بين مهندس�ين س�اختمان، ک�ه هم�واره تحلي�ل س�ازه را بعن�وان مس�اله اي اص�ليمطالعه مي کنند، نيز مقبوليت روزافزوني يافته است.

مالحظ�ات مرب�وط ب�ه رفت�ار دين�اميکي س�ازه تحت ت�اثير زلزل�ه و ي�ا وزش ب�اد، ک�اربرد آن�اليز¢ بس�يار بزرگ�تر م�ودال را �در اين� زمين�ه ض�روري س�اخته �اس�ت�. س�ازه� ه�اي س�ا�ختما�ني مع�م�والا�ز س�از�ه ه�اي� �مک�ان�يکي� �و� ه�وايي�، ک�ه� آن�الي�ز �م�و�دال� در� �ابت�د�ا� ب�ر� ا�س�ا�س �آن�ه�ا� گس�تر�ش� ي�اف�ت، مي

باشند. کاربرده�اي زي�ادي در ارتب�اط ب�ا پيش بي�ني پاس�خ ي�ک س�اختمان در اث�ر ارتعاش�ات محيطي و ي�ا

ب�اره�اي� �خ�ارج�ي وج�ود �دارن�د.� �اين� پيش بي�ني �ب�ر ا�س�اس �ي�ک م�دل �ري�اض�ي �د�قي�ق ک�ه م�ي توان�د ب�ه کم�ک �آن�ا�لي�ز �م�ودا�ل� اس�تخ�راج� ش�ود�، انج�ام� �مي ش�ود�. �نمون�ه� �ه�اي چ�ني�ن ک�اربر�ده�ايي را مي� ت�وان

د�ر مورد� �ساختمان� هاي �بلن�د و� ي�ا �تاثي�ر متق�اب�ل� خاک با سا�زه �در پ�ي� ي�ک سد مشاهده� کر�د. ،ب�اد ل�رزه، زمين ام�واج ش�امل س�اختماني ه�اي س�ازه ب�ر وارد واقعي ورودي نيروه�اي

ا�رتعاش�ا�ت محيطي، ب�اره�اي ت�رافيکي �و غ�ي�ره مي باش�ن�د. در س�ال �ه�اي اخ�ير� کوش�ش وس�يعي د�ر� تس�ت� م�ودا�ل� پ�ل �ه�ا، �عالوه� ب�ر� تس�ت �ه�اي �معم�ول، يع�ن�ي ب�ا�ز�بي�ني� ظ�اهري و� تس�ت اس�تاتيک،

ديده مي شود. آن�اليز م�ودال بعن�وان ي�ک تس�ت غ�ير مخ�رب و ک�ارا جهت تع�يين س�ريع م�وقعيت نق�ايص و ت�رک

اطالع�ات روش�، اي�ن ت�وان�د �م�و�رد �اس�تفا�د�ه �ق�رار �گ�يرد.� م�ي س�ازه �ن�يز ح�س�اس �د�ر ه�ا�ي ارزش�مندي جهت ن�گه�داري �و تص�ميم گ�يري� ه�اي اقتص�ادي پ�ل ارا�ئ�ه مي ده�د. چ�نين تس�تي را ب�ا �ت�وج�ه ب�ه �ا�بع�ا�د �و ط�ول� �د�ها�ن�ه پ�ل �م�ي ت�وا�ن� ب�ا� ا�س�تف�ا�ده ا�ز ب�ار �تر�افي�ک،� �ل�رزش�گر �و ي�ا و�رودي ض�ربه اي� انج�ا�م دا�د�. تس�ت پ�ل �ا�رتب�اط ز�ي�ا�دي ب�ا� تحقي�ق�ات مرب�وط �ب�ه �تش�خي�ص آ�س�يب ه�اي

.سازه اي� به� کمک ا�طالعا�ت تست� مودال �دارد

Page 30: مروري بر آناليز مودال

نتیجه گیری

پاي�ه ه�اي آن�اليز م�ودال تج�ربي، ن�امي ک�ه م�دتي ط�والني پس از پي�دايشب�ر آن� نه�اد�ه� ش�د، در� ا�واي�ل س�ده �گذش�ت�ه� ب�ن�ا گ�رد�ي�د.� ه�س�ته� آن�الي�ز م�ودال تج�رب�ي، شن�اس�ايي� سيس�تم� مي باش�د. در نتي�ج�ه، ب�ا �گس�ترش مهندس�ي م�دارهاي مقايس�ه گس�ت�رش �ي�افت.� ن�يز م�و�دال �تج�رب�ي آن�اليز ب�رق� تئ�وري از �ب�رخي ب�ا �سيس�تم� ه�اي مک�اني�کي �امک�ان اس�تف�اده ال�ک�تريک�ي ه�اي� �تحل�ي�ل م�د�ار را در �م�طالع�ه� سيس�تم ه�ا�ي مک�ان�ي�کي ف�را�هم ک�رد. اي�ن ا�م�ر،� ب�ا�ع�ث پيش�رفت� شناس�ا�ي�ي سي�س�تم�،� امپ�د�ا�نس مک�ا�نيکي و� تحل�ي�ل

ز�ير سيستم د�ر دي�ناميک س�ازه گردي�د. و مهندس�ي مق�والت از بس�ياري وارد م�ودال آن�اليز حاض�ر، ح�ال در

ع�لمي �ش�ده اس�ت. ک�ا�ربرد�ه�اي آن از �مهن�دس�ي خ�ودرو و� �هوافض�ا� گر�فت�ه ت�ا بيومک�اني�ک،� �پزش�کي� و� �عل�وم �پاي�ه� �گس�ترد�ه� ش�ده� اس�ت�، ب�ه �گون�ه ا�ي ک�ه آن�اليز م�ودال �ع�ددي� (اج�ز�اي مح�د�ود) �و تج�رب�ي ب�ه د�و رکن اساس�ي در

دين�اميک س�ازه تبديل� شده �اند.