YAPISAL TESTLER İÇİN MODAL TEST VE MODAL ANALİZ ÇÖZÜMÜ
Modal test ve modal analiz, herhangi bir yapının doğal frekanslarını, sönüm oranlarını ve mod şekillerini belirlemek için kullanılan vazgeçilmez bir araçtır. Dewesoft'un Modal Testi ile bir yapıyı bir darbe çekici veya modal shakerlar ile uyarabilir ve yanıtları kolayca ölçebilirsiniz. Yapılarınızın görselleştirmiş animasyonlarını ve geometrilerinizi içe aktarabilir veya kolayca çizebilirsiniz. Dewesoft’un Modal Analiz uzantısı, birçok yakın bağlantılı moda sahip karmaşık yapıların modal parametrelerini tahmin etmeniz için gerekli olan en doğru araçları sağlar.
Modal Test
Uygulamaya Genel Bakış
Modal test ve elde edilen test verileri, modal analiz yapmak ve test nesnelerinin yapısal dinamikleri hakkında sonuçlar çıkarmak için temel oluşturur. Sistemin doğal frekansları, modal sönümleme oranları ve test edilen nesnenin mod şekilleri belirlenebilir.
Test nesnesini titreştirmek için yapay uyarım kaynakları uygulayarak veya test nesnesini çalışma koşullarında çalıştırarak ve yerinde titreşimi ölçerek modal test gerçekleştirebilirsiniz.
Modal test aşağıdakiler için kullanılır:
- Sorun giderme: Aşırı titreşim seviyelerini azaltmak veya rezonansların uyarma frekanslarından uzak tutulmasını sağlamak için.
- “What If” senaryolarının simülasyonu: Kuvvetlerin belirlenmesi veya karmaşık uyarımlara yanıt verilmesi.
- Yapısal montaj analizi: Birleştirilmiş alt bileşenlerin dinamik özelliklerini tahmin etmek.
- Sonlu Elemanlar Modelinin (FEM) iyileştirilmesi: Prototipler üzerinde test ederek doğrulama veya FE analitik modelinin sönümleme dahil edilerek iyileştirilmesi
Modal Analiz
Uygulamaya Genel Bakış
Modal analiz, yapıların ve nesnelerin nasıl titreştiği ve uygulanan kuvvetlere karşı ne kadar dirençli olduğu gibi yapıların doğal dinamik özelliklerini anlamak ve optimize etmek için hayati önem taşır. Modal analiz, makinelerin ve yapıların test edilmesini, optimize edilmesini ve doğrulanmasını sağlar.
Daha hafif, daha güçlü ve daha güvenli yapılar, daha az yakıt/güç tüketimi, daha yüksek konfor ve daha iyi performans için tasarımlarınızı test edin, optimize edin ve doğrulayın. Yapı üzerinde yapılan ölçümler, yapının davranışının gözlemlenebileceği titreşim özelliklerinin eksiksiz bir matematiksel modelini oluşturmak için kullanılır. Nesnelerin doğal rezonans frekansları ve sönümleme parametreleri hesaplanabilir ve mod şekilleri ölçülen nesnelerin animasyonlu bir geometrisi üzerinde görselleştirilebilir.
Sönümleme oranları ve mod şekilleri ile birlikte rezonans frekansları, test edilen cihazın modal parametreleridir. Karmaşık yapılar için geçerli modal parametrelerin tahmini, modal analizin yapılmasını gerektirir. Belirlenen parametreler, test edilen yapının yapısal dinamikleri hakkında zengin bir içgörü sağlar ve yapısal optimizasyonların nasıl yapılacağına dair büyük bir anlayış sağlar.
Modal Test ve Modal Analiz için Uygulamalar
Modal analiz, inşaat mühendisliğinde ve havacılık ve otomotiv gibi endüstrilerde, aşağıdakiler de dahil olmak üzere geniş bir uygulama yelpazesinde yoğun olarak kullanılmaktadır:
- Rezonansların uyarım frekanslarından ayrılmasının sağlanması
- Bileşenlerin ve birleştirilmiş yapıların dinamik davranışının tahmini
- Yapının dinamik özelliklerinin optimizasyonu (kütle, sertlik, sönümleme)
- Karmaşık uyarımlara bağlı tepkilerin tahmini
- Sonlu Eleman Modellerine Sönümlemenin Dahil Edilmesi
- Hasar tespiti ve değerlendirmesi
Desteklenen Ölçüm Teknikleri
Modal Test;
Dewesoft modal test paketi, çeşitli ölçüm tekniklerini veya modal test konfigürasyon yöntemlerini destekler:
- SISO: Tek Girişli Tek Çıkışlı test yapılandırması
- SIMO: Tek Girişli Çok Çıkışlı test yapılandırması
- MISO: Çoklu Giriş Tekli Çıkış test yapılandırması
- MIMO: Çoklu Giriş Çoklu Çıkış test yapılandırması
Modal testler, tek referanslı çalkalayıcı testi ve tek referanslı gezici çekiç veya gezici ivmeölçer testi ile gerçekleştirilebilir. Çok referanslı çekiç ve çok referanslı çalkalayıcı testleri de desteklenmektedir.
MIMO Yöntemi
Çok girişli, Çok çıkışlı
Çoklu sarsıcı testleri normalde birçok ivmeölçer sensörü ile gerçekleştirilir. Dewesoft modal test paketi, birden fazla sarsıcı kullanarak karmaşık yapıları uyarmanıza ve neredeyse sınırsız sayıda kanalda ölçüm ve analiz yapmanıza olanak tanır.
MIMO ölçüm teknikleri, FRF veri setlerini toplamak için kanıtlanmış ve iyi kurulmuş yöntemlerdir. Özellikle büyük yapıları test ederken temel modal parametrelerin ölçümü ve çıkarılması için bazı belirgin avantajlar sunarlar.
Birden fazla çalkalayıcı kullanmanın ana avantajı, giriş kuvveti enerjisinin yapı üzerinde daha fazla konuma dağıtılmasıdır. Bu, özellikle büyük ve karmaşık yapılarda ve ağır sönümlemeli yapılarda yapı üzerinde daha homojen bir titreşim tepkisi sağlar. Rastgele, seri rastgele ve sinüs tarama uyarma sinyalleri, Fonksiyon jeneratörü kullanılarak doğrudan Modal Test kurulum ekranında yapılandırılır ve çalkalayıcı ayarınızı doğrulamak için MCOH (çoklu tutarlılık) kullanabilirsiniz.
SIMO Yöntemi
Tek girişli Çoklu çıkış
Bir modal uyarıcının (çekiç veya shaker) referans DOF olarak kullanıldığı ve bir veya bir grup ivmeölçerin tüm DOF’lar ölçülene kadar dolaştığı başka bir gezici test türü de seçilebilir. Bu aynı zamanda “Gezici Yanıt Testi” olarak da adlandırılır. Birden fazla ivmeölçer kullanılıyorsa, bu bir Tek Girişli Çok Çıkışlı (SIMO) test yapılandırmasıdır.
Dewesoft, ölçümünüzü darbeli çekiçle (tek uyarma noktası veya gezici çekiçle birden fazla) ve istediğiniz sayıda yanıt kanalıyla gerçekleştirmenize olanak tanır.
Bu yöntem, yapısal dinamiklerin veya yapısal titreşimlerin derinlemesine değerlendirilmesi için güçlü bir varlıktır.
Enstrümantasyon
Modal Test Ekipmanları
Modal Test ve Modal Analiz gerçekleştirmek için tipik olarak birkaç cihaz kullanılır:
- Modal çalkalayıcı veya darbeli çekiç gibi bir veya daha fazla uyarıcı
- Giriş uyarma sinyallerini alan kuvvet transdüserleri
- Çıkış tepki sinyallerini alan ivmeölçerler
- Testi kaydetmek için bir veri toplama sistemi (DAQ) cihazı
- Hesaplamaları yapmak, sonuçları görüntülemek ve raporlar oluşturmak için Modal Test ve Analiz yazılımına sahip bir bilgisayar
Dewesoft, yukarıdaki tüm bileşenlerle anahtar teslim modal test ve modal analiz çözümleri sağlayabilir.
DAQ Sistemleri
Modal Test Ölçüm Donanımı
Dewesoft, modal testler için uygun bir dizi veri toplama sistemi sunar. Esnek giriş kanalı sayısı yapılandırması, farklı modal test kurulumlarına izin verir. Üst düzey sinyal koşullandırma amplifikatörleri, mükemmel dinamik aralık ile mükemmel sinyal ölçümü sunar.
Önerilen Dewesoft modal test paketleri:
- SIRIUS Mini model SIRIUSm-4xACC: 4 kanallı IEPE/piezoelektrik cihaz, modal çekiç ve 3 adede kadar ivmeölçer bağlamak için mükemmel bir çözümdür.
- SIRIUSi-HD-16x-ACC: 16 kanallı IEPE cihazı, darbe çekici ve 5 adede kadar üç eksenli ivmeölçer ile çalışmak için ideal bir üründür.
- Analog Çıkış seçeneği ile SIRIUSi-HD-16xACC: 8 analog çıkış kanalına sahip 16 kanallı IEPE cihazı. Bir Modal Shaker ve 16 adede kadar IEPE ivmeölçer ile çalışmak için uygun bir çözümdür.
Veri toplama sistemlerimiz tasarım açısından esnektir ve ek yazılım maliyeti olmadan istenilen sayıda giriş kanalına genişletilebilir.
Tüm Dewesoft DAQ sistemleri 7 yıl garanti ve ÜCRETSİZ ömür boyu yazılım güncellemeleri ile birlikte gelir, bu da çözümümüzü geleceğe dönük hale getirir.
Modal Çalkalayıcılar
Modal Test için Titreşim Çalkalayıcıları (Shakerlar)
Yüksek frekanslı uyarma içeriği veya sinyal kontrollü test isteniyorsa, modal çalkalayıcılar tek uyarma çözümüdür. Dewesoft modal çalkalayıcılar hafif ve güçlüdür. Maksimum 25 mm strok ile 15.000 Hz’e kadar çalışabilir ve 440N’ye kadar kuvvet seviyeleri sağlayabilirler.
Avantajlar:
- Modal stinger, delikli armatür ile kolayca ayarlanabilir
- Hafif, dayanıklı, taşınabilir ve kullanımı kolay
- Ayarlanabilir muylu tabanı yüksek esneklik sağlar
- 25 mm’ye kadar strok ve geniş frekans aralığı
Dewesoft modal çalkalayıcılar Modal test ve Yapısal Dinamik için kullanılabilir. Dewesoft modal çalkalayıcı serisi, elektronik kartlardan ve alt bileşenlerden makinelere, araçlara ve uçaklara, hatta inşaatlara kadar dinamik karakterizasyon için geniş bir yapı yelpazesini kapsar.
Modal Test için Darbeli Çekiçler
Modal çalkalayıcılar ve titreşim sensörlerine ek olarak Dewesoft ayrıca farklı kuvvet aralıklarında bir dizi modal çekiç sunar. (Roving hammers)
440 N aralığına kadar kapasitesi bulunan çekiçler, DewesoftX yazılımını kullanan modal analiz uygulamaları için mükemmel bir seçimdir.
Dewesoft modal çekiçler TEDS akıllı sensör arayüzü ile donatılmıştır. Bu, DewesoftX yazılımının çekici otomatik olarak algılamasını ve doğru ölçeklendirmeyi ayarlamasını sağlar.
Basit Kurulum
Çok sayıda ölçüm kanalı kullanıldığında, uyarma ve yanıt kanallarının eklenmesi ve çıkarılması işlemi otomatik kurulum işlevselliği ile basitleştirilmiştir.
İşlev şunlar için etkinleştirilmiştir:
- Tek eksenli ve üç eksenli sensörler için otomatik yanıt kanalları
- Başlangıç düğüm indeksi ve indeks artış seçimi (node index)
- Eklenen kanalların yönünün ve işaretinin tanımlanması
- Sensörleri gruplama ve grup sayısını tanımlama özelliği
Basit Kullanım ve Görseller ile Adım Adım Yönlendirme
Hızlı bir şekilde çalışmaya başlamanız için DewesoftX yazılımı, modal test ve modal analiz için önceden tanımlanmış ekranlar sunar. Bu önceden tanımlanmış ekranlar, toplama ve ölçüm süreci ve ölçülen verilerin analiz sonrası için en sık kullanılan enstrümanları ve düzenlemeleri içerir.
Önceden tanımlanmış her ekran, modal test süreciniz boyunca size adım adım rehberlik edecektir. Ölçüm ilerlemenizi takip edecek ve isabetleri reddetmenize, noktaları sıfırlamanıza ve çift isabetleri otomatik olarak tespit etmenize olanak tanıyacaktır.
Yapınızın animasyonu her üç yönde de etkinleştirilir ve ölçüm sırasında farklı projeksiyonlar kullanarak görüntüleyebilirsiniz.
Elbette, varsayılan ekranları özelleştirmek ve değiştirmek veya sınırsız ekranlar tanımlamak her zaman mümkündür.
Animasyonlu Görseller
3D Geometri
Geometri editörü ile basit 3D yapıları hızlı bir şekilde çizebilir ve UNV dosya formatını kullanarak daha karmaşık modelleri içe aktarabilirsiniz. Ölçülen yapının geometrisi nesneler, çizgiler veya noktalarla tanımlanır. Geometri düzenleyici, dairesel nesneler çizmek için ideal olan kartezyen ve silindirik koordinat sistemlerini destekler.
Yapılar, ölçülmemiş noktaların enterpolasyonu ile her üç yönde de tek bir frekansta canlandırılabilir. Farklı mod şekillerini canlandırma ve sapmaları uyarılmamış yapı şekli ile karşılaştırma olanağına sahipsiniz. Bu, yapısal dinamiklerin kapsamlı bir görsel temsilini verir.
Uyarım ve tepki noktalarının daha kolay tanımlanması için ölçüm sırasında noktaların rengi değişir. Yapı geometrisi farklı projeksiyonlarda oluşturulabilir:
- 3D perspektif
- 3D ortografik
- Çeşitli 2D projeksiyonlar
Gelişmiş Matematik Yetenekleri ile İleri Modal Analiz
Modal parametrelerin tahmini için LSCF algoritması özel bir araçta gösterilmektedir (Stabilizasyon diyagramı). Aynı zamanda Karmaşık mod gösterge fonksiyonunu (CMIF) seçtiğiniz başka bir vektör kanalıyla birlikte de görüntüleyebilirsiniz. AutoMAC farklı modlar arasındaki korelasyonu gösterir. Sentezlenmiş FRF hesaplama desteği ve bunları ölçülen FRF’lerle kolayca karşılaştırma yeteneği dahildir.
Mod gösterge fonksiyonları (MIF), H1 ve H2 tahmin edicileri, güç spektral yoğunluğu (PSD) DewesoftX yazılımında tam olarak uygulanmakta ve diğer matematiksel hesaplamalarla birlikte kullanılabilmektedir.
İşlem Sonrası Saklanan Ham Veriler ve Birden Fazla Veri Dosyasını Birleştirme İmkanı
DewesoftX veri toplama yazılımı her zaman ölçülen verilerin ham değerlerini kaydeder. Bu, ivmeölçerlerden ve çekiç (veya çalkalayıcı) uyarma noktalarından gelen ham sinyalleri kullanarak çevrimdışı hesaplamalar yapılmasını sağlar.
Bu, tüm modal test kurulumunu tekrarlamaya gerek kalmadan bazı ek hesaplamaların yapılması gerektiğinde çok kullanışlıdır.
Tüm yapıyı bir kerede ölçmeye gerek yoktur. Yapının farklı bölümleri ölçülebilir ve ayrı veri dosyalarında saklanabilir. DewesoftX yazılımı, test altındaki konunuzdaki her nokta veya nokta grubu için bir veri dosyası kaydetmeyi çok kolaylaştırır.
Ölçümler tamamlandıktan sonra, tüm yapıyı analiz etmek ve canlandırmak ve davranışını gözlemlemek için ayrı veri dosyalarını kolayca birleştirebilirsiniz.
Her transfer fonksiyonu yanıt düğümü, yanıt yönü, referans düğümü ve referans yönü hakkında bilgi içerir. (response node, response direction, reference node, and reference direction)
Daha Fazla Analiz İçin Verileri Dışa Aktarın
Ölçülen tüm veriler çeşitli standart dosya formatlarına aktarılabilir. Mevcut en yaygın ve standart veri formatları arasında UNV/UFF, Diadem, Matlab, Excel ve Metin (CSV) bulunmaktadır. Ancak DewesoftX daha da fazla format içerir.
Transfer fonksiyonları Gerçek, Imag, Ampl veya Faz kısmına göre ayrı ayrı dışa aktarılabilir.
Evrensel Dosya Formatı (UFF veya UNV formatı olarak da bilinir) modal analizde çok yaygındır. Başlığa bağlı olarak, transfer fonksiyonları, tutarlılık, geometri vb. ya da çeşitli diğer verileri içerebilir. Özellikle modal testler için yapılmış modifiye bir UNV/UFF dışa aktarımını dahil ediyoruz.
EMA
Deneysel Modal Analiz
Deneysel Modal Analiz (EMA) testleri hem sahada hem de daha kontrollü laboratuvar ortamlarında gerçekleştirilebilir. Laboratuvarda yapılan testler, daha yüksek sinyal-gürültü oranı (SNR) ve test düzeneğinin kolayca değiştirilebilmesi gibi avantajlara sahiptir.
EMA testi yapılırken, nesneler yapay kuvvetlerle uyarılır ve hem giriş (uyarma) sinyalleri hem de çıkış (yanıtlar) sinyalleri ölçülür ve Modal Modelleri tahmin etmek için kullanılır.
ODS – Sapma Şekilleri
Çalışma Sapma Şekilleri (ODS), dinamik analiz yapmanın ve bir makinenin veya yapının çalışma koşullarında nasıl hareket ettiğini görmenin basit bir yoludur. ODS testlerinde hiçbir yapay kuvvet uygulanmaz ve yalnızca tepki titreşim sinyalleri ölçülür.
ODS analizinde yapı, gerçek operasyonda olduğu gibi sadece makinenin kendisi tarafından uyarılır. Frekans ODS, bir makinenin veya yapının çalışması sırasında belirli bir frekansta nasıl hareket ettiğini görmek için en basit yöntemdir.
DewesoftX Modal paketi ODS testini destekler. Frekans ODS ile ivme sensörlerinden biri uyarma referans sinyali olarak ve diğer sensörler tepki sensörleri olarak tanımlanmalıdır. Animasyon her zamanki gibi görüntülenebilir, ancak yalnızca iyi tutarlılığa sahip alanlarda en iyi şekilde çalışır.
ODS, makine koşullandırma izleme ve köprüler, binalar ve yapay kuvvetlerle uyarılması zor olan diğer yapılar gibi inşaat mühendisliği uygulamalarında başarıyla kullanılmaktadır.
OMA – Operasyonel Modal Analiz
Operasyonel Modal Analiz, büyük inşaat mühendisliği yapıları, çalışan makineler veya diğer yapılar için yalnızca çıkış yanıtlarından yararlanılarak kullanılır. Bu yapılar her zaman dalga yükleri (açık deniz yapıları), rüzgar yükleri (binalar) veya trafik yükleri (köprüler) gibi kolayca kontrol edilemeyen ve ölçülemeyen doğal yüklerle yüklenir.
Dewesoft ARTeMIS OMA yazılımı ile modal parametreler, yalnızca çıkış yanıtı verilerinin elde edildiği bu tür işletme yapıları için tahmin edilebilir.
Modal parametreler mod şekli, doğal frekans ve sönümleme oranıdır.
OMA, ODS (Operating Deflection Shapes) için sadece başka bir isim değildir. OMA, gürültü ve girdileri çıktı verilerinden belirleyip ayırdığından ve yalnızca tarafsız modal bilgileri döndürdüğünden, modal modellerin operasyonel verilerden tahmin edilmesini sağlar. OMA aynı zamanda sadece çıktı modal analizi, ortam tepki analizi, ortam modal analizi, operasyon içi modal analizi ve doğal girdi modal analizi olarak da adlandırılır.
Elde edilen operasyonel zaman Dewesoft veri dosyalarını (DXD) doğrudan Dewesoft ARTeMIS OMA uygulamasında açabilir ve analizi çalıştırabilirsiniz.