هنر اندازه گیری و مدل سازی در آزمایش مودال و مشکلات آن-1 | مهندسی مکانیک ,

هنر اندازه گیری و مدل سازی در آزمایش مودال و مشکلات آن-1

هدی سرپرست، محمد رضا آشوری، محمد مهدی خطیبی

چکیده

طراحی دقیق و تعمیر و نگهداری سازه های گوناگون از قبیل ساختمان ها، پل ها، سدها، هواپیما ها، قطار ها و غیره لازم و ضروری است. یکی از الزامات طراحی و تعمیر و نگهداری سازه ها، تحلیل دینامیکی آن ها می باشد. به جهت در دسترس نبودن جواب تحلیلی برای سازه های پیچیده، با بارگذاری ها و شرایط مرزی مختلف و نیز وجود خطاهایی نظیر خطاهای حاصل از بكارگـیری فرضیـات و تئوری های نامناسب، خطا در مدل كردن جزئیات سازه های پیچیده و عدم اطلاع صحیح از خواص مواد، مدل های تقریبی عددی نظیر روش اجزا محدود، نیز با مشکلاتی مواجه می باشند. از این رو آزمایش مودال، ابزار مناسبی برای دستیابی به خواص دینامیکی سازه، شناخته می شود. با توجه به اینکه در مسیر انجام آزمایش مودال عواملی وجود دارد که باعث ایجاد خطا در نتایج بدست آمده می شود، شناسایی عوامل خطا و ارائه راه حل هایی در جهت کاستن از آن ها، می تواند نتایج بدست آمده از آزمایش را تا حد زیادی بهبود بخشد. این موضوع در قالب دو مقاله مورد بررسی قرار گرفته است. در مقاله اول مهم ترین عوامل خطا در آزمایش مودال معرفی شده اند و برخی از عوامل خطا نظیر؛ اثر بارگذاری شتاب سنج، درگیری قطعه و لرزاننده و رفتار غیرخطی مورد بررسی قرار گرفته و به منظور کاستن یا برطرف نمودن آن ها راه حل هایی ارائه شده است. در مقاله دوم که مکمل اولین مقاله است، سایر عوامل خطا در آزمایش مودال نظیر؛ عدم امکان اندازه گیری درجات آزادی چرخشی، عدم دقت در آزمایش چکش، نویز، خطای پردازش سیگنال ها و مودهای نزدیک به هم مطرح گردیده و راه حل هایی برای کاستن یا برطرف نمودن آن ها ارائه شده است. سپس در ادامه، آزمایش مودال محیطی به عنوان روشی که می تواند مشکلات مربوط به یکی از این منابع خطا یعنی تحریک را در آزمایش مودال برطرف کند مطرح شده است.

 

واژگان کلیدی: آزمایش مودال، شتاب سنج، لرزاننده، رفتار غیرخطی

 

1-     مقدمه

در دو دهه گذشته آنالیز مودال به دانشی فراگیر با هدف تعیین، بهبود و بهینه سازی مشخصات دینامیکی سازه های مهندسی، تبدیل شده است. آنالیز مودال نه تنها در مهندسی مکانیک و هوانوردی، بلکه در سازه های ساختمانی، مسائل بیومکانیک، سازه های فضایی، تجهیزات اکوستیک، حمل و نقل و نیروگاه های هسته ای نیز، کاربردهای فراوانی پیدا کرده است. طراحی امروزی سازه های پیچیده مکانیکی، هوایی و ساختمانی به گونه ای است که علاوه بر مقاومت بالا، بایستی دارای وزن کم و قابلیت انعطاف زیاد باشند. به عنوان مثال، در سازه های فضایی، مانند آنتن های ماهواره ای، به منظور کم کردن اثرات اینرسی حین ماموریت، کاهش وزنی در حد چند گرم نیز، حائز اهمیت فراوان است. هنگامی که ارتعاشات مدنظر است، درک بهتر مشخصات دینامیکی سازه ها بوسیله روش های تحلیلی، عددی، تجربی و یا ترکیبی از آنها و سپس مساله طراحی سازه ها با ملاحظات مناسب دینامیکی حائز اهمیت می شود. مدل سازی کامپیوتری، به تنهایی قادر به تعیین رفتار دینامیکی سازه نمی باشد، زیرا برخی خواص سازه مانند میرایی و یا خواص غیر خطی از قواعد معمول در مدل سازی پیروی نمی کنند. همچنین در اکثر موارد مدل سازی دقیق شرایط مرزی امکان پذیر نمی باشد. از روش اجزای محدود[1]، به عنوان یک روش مدل سازی کامپیوتری فراگیر در مواردی که تحلیل مشخصات دینامیکی سازه مورد نیاز باشد، می توان استفاده نمود. برای بدست آوردن نتایج با معنی از این ابزار عددی، به اطلاعات کاملی از تئوری دینامیک سازه نیاز است. بخش مهمی از تحلیل دینامیکی اجزای محدود را آنالیز مودال تشکیل می دهد. آنالیز مودال فرآیند تعیین خواص ذاتی یک سیستم در قالب فرکانس های طبیعی، ضرایب میرایی و شکل مودها و به کارگیری آنها به منظور ایجاد یک مدل ریاضی از رفتار دینامیکی سیستم می باشد. این مدل ریاضی، مدل مودال سیستم و اطلاعات مربوط به مشخصات آن، داده های مودال نامیده می شوند. آنالیز مودال، هر دو مبحث تئوری و تجربی را در بر می گیرد. آنالیز مودال تئوری، بر اساس یک مدل فیزیکی از سیستمی دینامیکی شامل خواص جرمی، سختی و میرایی می باشد. این خواص ممکن است به صورت معادلات دیفرانسیل پاره ای موجود باشند. به کمک تحلیل اجزای محدود مدرن می توان تقریبا هر سازه دینامیکی خطی را گسسته سازی کرد، که در نتیجه به طور قابل ملاحظه ای قابلیت و میدان کاری آنالیز مودال تئوریک افزایش می یابد. از سوی دیگر، گسترش سریع توانایی های داده برداری و پردازش داده ها، در دو دهه اخیر باعث پیشرفت های زیادی در عرصه آنالیز مودال تجربی، که آزمایش مودال[2] نامیده می شود، شده است.آزمایش مودال به عنوان یک ابزار قدرتمند برای تعیین مشخصات دینامیکی سیستم نظیر فرکانس های طبیعی، ضرایب میرایی و شکل مودها بکار می رود. علی رغم توانمندی این روش در تعیین خواص ذاتی سیستم، مشکلاتی نیز در مسیر انجام آزمایش مودال وجود دارد. بنابراین در بخش 2 این مقاله به معرفی آزمایش مودال و برخی از مهمترین کاربردهای آن پرداخته شده است. سپس در بخش 3 انواع خطاها در آزمایش مودال معرفی شده اند و برخی از عوامل خطا نظیر؛ اثربارگذاری شتاب سنج، درگیری قطعه و لرزاننده و رفتار غیرخطی مورد بررسی قرار گرفته و به منظور کاهش آن ها راه حل هایی ارائه شده است. سرانجام در بخش 4 نتیجه گیری کلی از مباحث مطرح شده صورت گرفته است.



برگرفته از مجله علمی – ترویجی صوت و ارتعاش، دوره1، شماره1، 1391.





[1] (Finite Element Method (FEM

[2] Modal testing


نوشته شده توسط مدیر وبلاگ در چهارشنبه 1 آبان 1392 و ساعت 12:33 ق.ظ
نوشته های پیشین
+ شیر آب جادویی+ هنر اندازه گیری و مدل سازی در آزمایش مودال و مشکلات آن-1+ فرهنگ مصرف در ایران+ ذخایر اورانیوم ایران ( Iran uranium )+ پهپاد ( UAV ) ؟ ؟+ نگاهی به "سبك زندگی" ترویجی سینما و تلویزون و رابطه آن با "جمعیت"+ پهباد (UAV)+ ساخت ربات مسیریاب+ شبیه سازی بویلر زغال سنگ سوز به کمک نرم افزار EES (قسمت 4)+ شعار سال 91+ سال نو مبارک+ کمپین خودجوش دانشجویان ایرانی برای همکاری داوطلبانه با سازمان انرژی اتمی+ بررسی رفتار غیر خطی سازه در تست مودال+ عید غدیر مبارک+ ارائه یك طرح نوین مهندسی جهت مدیریت ناوگان اتوبوسرانی درون شهری+ مبارزه بیولوژیک، راهی بسوی توسعه پایدار کشاورزی+ سوخت بیودیزل چیست ؟+ عید فطر مبارک+ کاربرد نانوتکنولوژی در کشاورزی+ دیدار رهبر معظم انقلاب اسلامی امام خامنه ای، با اساتید دانشگاه ها+ علائم کمبود و بیشبود (مسمومیت) عناصر غذایی پرمصرف اصلی در گلخانه ها+ شبیه سازی بویلر زغال سنگ سوز به کمک نرم افزار EES (قسمت 3)+ بن سای ( درختان مینیاتوری )+ پیوند زنی و انواع آن Grafting | قسمت سوم+ پیوند زنی و انواع آن Grafting | قسمت دوم+ پیوند زنی و انواع آن Grafting | قسمت اول+ بستر كشت گیاهان گلخانه ای + List of Papers from IOMAC2009+ تکنیک‌های تهیه و تولید کشت آگار + مزایای كشت گلخانه‌ای

صفحات:
 
شبکه اجتماعی فارسی کلوب | Buy Website Traffic | Buy Targeted Website Traffic