Модальные испытания
Модальные испытания
Модальные испытания представляют собой процесс экспериментального определения параметров динамического поведения конструкции: частот собственных колебаний, коэффициентов демпфирования и форм колебаний. Каждая конструкция обладает набором таких устойчивых форм колебаний (мод), которые определяют ее динамическое поведение. Задача модальных испытаний – найти этот набор мод, который адекватно описывает динамику вашей конструкции. Знание модальных характеристик необходимо во многих областях техники: авиации, космосе, машиностроении, приборостроении и строительстве и т.д.
С помощью набора приложений ПО Simcenter Testlab Structures и аппаратного обеспечения Simcenter SCADAS можно быстро выполнять модальные испытания как простых, так и сложных конструкций. Вы сможете воспользоваться более чем 30-летним передовым опытом экспериментального модального анализа для оптимизации своих конструкций, начиная от испытания небольших изделий и заканчивая масштабными модальными испытаниями с несколькими сотнями измерительных каналов и десятками вибронагружателей.
Зачем нужны модальные испытания и что происходит в жизни, когда их не проводят, см. ниже.
Колебания Такомского моста в США.
Частота вынужденных колебаний при сильном ветре совпала с собственной резонансной частотой колебаний моста. Мост не разрушился, но для коррекции его динамических характеристик пришлось позднее ставить демпферы – гасители колебаний.
Модальные испытания классифицируются по способам возбуждения конструкции, типу возбудителей и методике измерения и обработки данных.
Модальные испытания классифицируются по способам возбуждения конструкции, типу возбудителей и методике измерения и обработки данных.
Типы возбудителей↓
Динамики - источники звука
Акустическая камера с рупорами-горнами и объектом испытаний
Возбуждение Измерение АЧХ Форма колебаний
ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ МОДАЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ.
Целью модальных испытаний является экспериментальное определение параметров собственных форм колебаний (мод) конструкции в заданной области частот: частот колебаний, коэффициентов демпфирования и векторов перемещений. Набор мод в этой заданной области частот называется модальной моделью.
Основные этапы модальных испытаний:
1. Расчеты с помощью конечно-элементной модели объекта испытаний,
которые позволяют определить оптимальные места размещения акселерометров и точек приложения динамической нагрузки при эксперименте.
Переход от КЭ-модели к экспериментальной модели (редуцированной).
2. Подготовка объекта испытаний:
установка акселерометров и вибростендов для возбуждения, коммутация кабельной сети, создание граничных условий, подготовка файла проекта в программном обеспечении Simcenter Testlab.
Установка вибростендов для возбуждения двигателя
Настройка каналов в рабочем листе программы Simcenter Testlab.
3. Выбор параметров нагружения, выполнение необходимых настроек и проверок в проекте.
Ниже показан пример синусоидального нагружения с непрерывно изменяющейся частотой (сканирующий синус) и с изменением частоты дискретно, по шагам (шаговый синус).
Возбуждение модальным молотком
Возбуждение от вибростенда синусоидальным возбуждением (непрерывно и шаг)
В результате сбора данных получается набор амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) – зависимости откликов, отнесенных к возбуждающей силе как функции от частоты. Ниже показан пример набора АЧХ для лопасти винта.
Собранные АЧХ подвергаются определенной процедуре обработки, результатом которой является модальная модель – набор верифицированных мод в заданной области частот. Ниже показан пример результатов модального анализа, где представлена визуализация 2 форм колебаний лопасти винта.
Результаты модального анализа лопасти винта с конечно-элементной и коррекция КЭ-модели
с учетом результата модальных испытаний.
6. Сравнение экспериментальной модальной модели с конечно-элементной моделью и коррекция КЭ-модели с учетом результатов модальных испытаний.
Алгоритм коррекции КЭ-модели по результатам модального анализа
