Модальные испытания

Показывать как:    

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.

Способы возбуждения конструкции

Типы возбудителей

По методике измерения и обработки данных


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.
16_.png

                                         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.

17.png     Установка вибростендов для возбуждения двигателя

18_.png                                                    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 модальным молотком

20 copy.png
         Возбуждение от вибростенда синусоидальным возбуждением (непрерывно и шаг)

4. Выполнение рабочих нагружений и измерение откликов.

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.

21.png

5. Выполнение модального анализа на основе собранных данных.

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 model_22.gif
             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.


23_.png
                                                 Алгоритм коррекции КЭ-модели по результатам модального анализа