Provozní modální analýza - Operational modal analysis

Okolní modální identifikace, také známý jako provozní modální analýza (OMA), si klade za cíl identifikovat modální vlastnosti struktury na základě údajů o vibracích shromážděných, když je struktura v provozních podmínkách, tj. bez počátečního buzení nebo známého umělého buzení. Mezi modální vlastnosti struktury patří především vlastní frekvence, tlumicí poměry a tvary režimu. V vibrace okolí test struktury předmětu může být pod různými zdroji buzení, které nejsou měřeny, ale předpokládá se, že jsou „širokopásmové náhodné“. Druhá možnost je představa, kterou je třeba použít při vývoji metody identifikace prostředí. Konkrétní 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 vlastnosti excitace.

Výhody a nevýhody

Ekonomika implementace je jednou z hlavních výhod testů vibrací okolí, 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 nucenými vibracemi (se známým vstupem).

Identifikace modálních vlastností pomocí okolních dat má nevýhody:

  • Metody identifikace jsou propracovanější. Jelikož zatížení není měřeno, je při vývoji identifikační metody třeba jej modelovat (nějakým stochastickým procesem) nebo je třeba odstranit jeho dynamické účinky na měřenou odezvu. Jinak není možné vysvětlit charakteristiky v datech pouze na základě modálních vlastností.
  • Bez načítání informací mohou mít identifikované modální vlastnosti významné identifikační nejistoty. Výsledky jsou zejména stejně dobré jako předpoklad širokopásmového připojení.
  • Zjištěné modální vlastnosti odrážejí pouze vlastnosti na úrovni vibrací okolí, která je obvykle nižší než úroveň použitelnosti nebo jiné zajímavé konstrukční případy. To je zvláště důležité pro poměr tlumení, který je obecně vnímán jako závislý na amplitudě.

Metody

Metody OMA lze obecně rozdělit do dvou hledisek, 1) frekvenční doména nebo časová doména a 2) Bayesian nebo nebajské. Non-Bayesian metody byly vyvinuty dříve než Bayesian metody. K identifikaci využívají některé statistické odhady se známými teoretickými vlastnostmi, např. korelační funkce nebo spektrální hustota měřených vibrací. Mezi běžné non-Bayesovské metody patří stochastický identifikace podprostoru[1](časová doména) a rozklad ve frekvenční doméně (frekvenční doména). Bayesovské metody byly vyvinuty v časové oblasti[2] a frekvenční doména[3][4][5]

Provozní modální analýza struktur ve frekvenční doméně a časové doméně

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 může být na konstrukci aplikováno nějaké jiné buzení;[6] pokud se však provozní tvary nezmění na základě aplikované síly, nazývá se to provozní modální analýza (např. provozní tvary lopatky větrné turbíny vzrušené třepačkou se měří pomocí provozní modální analýzy [7] ). Tato metoda byla použita k extrakci provozních režimů vznášejícího se vrtulníku.[8]

Provozní modální analýza versus tvar provozního vychýlení

Tyto dva pojmy, Provozní modální analýza a Provozní odchylka, jsou si velmi podobné, ale odkazují na dva různé analytické přístupy. Oba používají jako vstupy údaje o vibracích okolí, ale v případě tvarů provozního vychylování se vytvoří tvar, který odpovídá celkové vibrační odezvě. Je založen pouze na amplitudě vibrací, není zde žádný pokus o extrakci tvaru režimu a žádná kvantifikace. lze dosáhnout modálního tlumení. Zatímco operační modální analýza, když jsou splněny hlavní předpoklady, poskytuje reprezentaci charakteristiky systému v jeho provozním prostředí, operativní tvar průhybu jednoduše extrahuje odezvu systému pod aktuálně aplikovaným zatížením.[9]

Poznámky

  • Viz datové sady OMA [12]

Viz také

Reference

  1. ^ A b Van Overschee, P .; De Moor, B. (1996). Identifikace podprostoru pro lineární systémy. Boston: Kluwer Academic Publisher.
  2. ^ Yuen, K.V .; Katafygiotis, L.S. (2001). "Bayesovský přístup v časové doméně pro modální aktualizaci pomocí okolních dat". Pravděpodobnostní inženýrská mechanika. 16 (3): 219–231. doi:10.1016 / S0266-8920 (01) 00004-2.
  3. ^ Yuen, K.V .; Katafygiotis, L.S. (2001). "Bayesovský přístup ke spektrální hustotě pro modální aktualizaci pomocí okolních dat". Zemětřesení a strukturální dynamika. 30 (8): 1103–1123. doi:10,1002 / ekv.53.
  4. ^ Yuen, K.V .; Katafygiotis, L.S. (2003). "Přístup Bayesovské rychlé Fourierovy transformace pro modální aktualizaci pomocí okolních dat". Pokroky ve stavebním inženýrství. 6 (2): 81–95. doi:10.1260/136943303769013183.
  5. ^ A b Au, S.K. (2017). Provozní modální analýza: modelování, odvozování, zákony nejistoty. Springer.
  6. ^ Vylepšená modální charakterizace pomocí hybridních dat
  7. ^ Využití stereofotogrametrie k měření vibrací lopatky větrné turbíny
  8. ^ Používání stereofotogrametrie ke shromažďování provozních údajů na vrtulníku
  9. ^ „Provozní modální analýza vs. tvar provozního průhybu“. community.sw.siemens.com.
  10. ^ Schipfors, M .; Fabbrocino, G. (2014). Provozní modální analýza stavebních konstrukcí. Springer.
  11. ^ Brincker, R .; Ventura, C. (2015). Úvod do operativní modální analýzy. John Wiley & Sons.
  12. ^ „Dataverse operativní modální analýzy“.