Modal təhlili başa düşmək

Tərif: Modal analiz nədir?

Modal analiz strukturun və ya mexaniki sistemin xas dinamik xüsusiyyətlərinin öyrənilməsi və xarakterizə edilməsi prosesidir. Bu xassələri-xüsusilə onun təbii tezliklər, sönüm nisbətləri, və rejim formaları— sistemin “modal parametrləri” kimi tanınır. Modal analiz strukturun həyəcanlandıqda təbii olaraq titrəməyə meylli olacağı unikal yolları müəyyən edir. Bu məlumat dinamik qüvvələrə tab gətirə bilən strukturların layihələndirilməsi, həmçinin mürəkkəb vibrasiya problemlərinin aradan qaldırılması və həlli üçün əsasdır.

Məqsəd: Modal parametrlərin müəyyən edilməsi

Hər bir strukturun fiziki xüsusiyyətləri (kütlə, sərtlik və sönüm) ilə müəyyən edilən unikal modal parametrlər dəsti var. Modal analizin məqsədi bunları müəyyən etməkdir:

• Təbii tezliklər (və ya rezonans tezlikləri): Bunlar quruluşun həyəcanlandıqda ən böyük amplituda titrəyəcəyi xüsusi tezliklərdir. Hər hansı bir struktur üçün çoxlu təbii tezliklər var.
• Damping nisbətləri: Bu parametr strukturun titrəyişlərinin nə qədər tez çürüyəcəyini müəyyən edir. Bu, struktur daxilində enerjinin yayılmasının ölçüsüdür.
• Rejim formaları: Rejim forması strukturun təbii tezliklərdən birində titrəyərkən məruz qaldığı xüsusi deformasiya və ya əyilmə nümunəsidir. Hər bir təbii tezlik unikal uyğun rejim formasına malikdir.

Mühəndislər bu parametrləri müəyyən etməklə strukturun əməliyyat zamanı qarşılaşa biləcəyi istənilən dinamik yükə necə cavab verəcəyini tam başa düşə və proqnozlaşdıra bilərlər.

Modal təhlilin növləri

Quruluşun modal parametrlərini təyin etmək üçün iki əsas yanaşma var:

1. Eksperimental Modal Analiz (EMA)

EMA, həmçinin “qabar testi” olaraq bilinən, idarə olunan giriş qüvvəsinə strukturun reaksiyasının ölçülməsini nəzərdə tutur. Bu, real dünya avadanlıqlarını sınamaq üçün ən çox yayılmış üsuldur. Proses daxildir:

1. Ölçülmüş qüvvə ilə quruluşu həyəcanlandırır, adətən bir alətli zərbə çəkic (onun ucunda güc sensoru olan) və ya bir elektrodinamik çalkalayıcı.
2. Akselerometrlərdən istifadə edərək strukturun bir və ya bir neçə yerində vibrasiya reaksiyasının ölçülməsi.
3. Hesablanması Tezliyə cavab funksiyası (FRF) çıxış vibrasiyasının giriş qüvvəsinə nisbəti olan hər bir ölçmə nöqtəsi üçün.
4. Təbii tezlikləri, söndürmə və rejim formalarını çıxarmaq üçün FRF dəstini təhlil etmək üçün xüsusi proqram təminatından istifadə. Proqram daha sonra strukturun hər bir təbii tezlikdə necə deformasiyaya uğradığını vizuallaşdırmaq üçün rejim formalarını canlandıra bilər.

2. Əməliyyat Modal Təhlili (OMA)

OMA idarə olunan giriş qüvvəsini tətbiq etmək qeyri-mümkün və ya qeyri-mümkün olduqda və ya faktiki iş şəraitində strukturun davranışını anlamaq vacib olduqda istifadə olunur. OMA-da strukturun normal əməliyyat və ya ətraf mühit qüvvələri (məsələn, körpüdəki külək, avtomobildə yol girişləri və ya işləyən maşındakı əməliyyat qüvvələri) tərəfindən həyəcanlanarkən (aklerometrlərdən istifadə etməklə) yalnız onun çıxış reaksiyası ölçülür. Daha sonra yalnız cavab məlumatlarından modal parametrləri çıxarmaq üçün qabaqcıl alqoritmlərdən istifadə olunur. Bu daha mürəkkəb, lakin bəzən zəruri bir yanaşmadır.

3. Analitik Modal Təhlil (FEA)

Bu, ən çox kompüter modellərindən istifadə edən sırf nəzəri yanaşmadır Sonlu Elementlərin Təhlili (FEA). Mühəndislər strukturun virtual modelini yaradır və proqram təminatı proqnozlaşdırılan modal parametrləri hesablayır. EMA tez-tez bu FEA modellərinin dəqiqliyini yoxlamaq və dəqiqləşdirmək üçün həyata keçirilir.

Modal analizin tətbiqləri

• Rezonans problemlərinin həlli: Onun ən ümumi tətbiqi. Maşının yüksək vibrasiyası varsa, modal analiz struktur təbii tezliyin əməliyyat qüvvəsi tərəfindən həyəcanlandığını müəyyən edə bilər.
• Dizayn Təsdiqi: Mühəndislər ondan yeni məhsulun təbii tezliklərinin hər hansı məlum həyəcan tezliklərinə yaxın olmadığını təsdiq etmək üçün istifadə edirlər (məsələn, mühərrik RPM, bıçaq keçid tezliyi).
• Struktur modifikasiyası: Əgər rezonans problemi aşkar edilərsə, modal model onu düzəltməyin ən effektiv yolunu müəyyən etmək üçün “nə olarsa” analizlərini yerinə yetirmək üçün istifadə edilə bilər (məsələn, “Bu təbii tezliyi daha yüksəklərə daşımaq üçün sərtləşdiricini hara əlavə etməliyəm?”).
• Struktur Sağlamlığın Monitorinqi: Zamanla strukturun modal parametrlərindəki dəyişikliklər çat kimi zərərin mövcudluğunu göstərə bilər.

← Əsas İndeksə qayıt