آنالیز مودال سیستمهای دینامیکی در حین کار در حوزه فرکانس

برای تعیین پارامترهای مودال سازه ها در شرایط کاری، اندازه گیری نیروهای اعمالی به سازه ها بسیار دشوار و حتی غیر ممکن است. بنابراین، در چنین شرایطی امکان استفاده از آنالیز مودال تجربی برای تعیین پارامترهای مودال غیر ممکن است. در این شرایط، روشهایی باید مورد استفاده قرار بگیرند که تنها به اندازه گیری پاسخ سازه نیاز دارند. این روشها را روشهای آنالیز مودال در حین عملکرد و یا روشهای آنالیز مودال تنها با داشتن خروجی می نامند. روشهای آنالیز مودال بسیاری در حوزه های زمان و فرکانس وجود دارد. در این پایان نامه، روش های تجزیه حوزه فرکانس و تجزیه حوزه فرکانس توسعه یافته در حوزه فرکانس و همچنین روش های کاهش تصادفی و روش حوزه زمان ابراهیم در حوزه زمان به طور دقیقی مورد بررسی قرار گرفته اند. با اعمال روشهای تجزیه حوزه فرکانس و تجزیه حوزه فرکانس توسعه یافته به ماتریسهای چگالی طیفی پاسخ یک تیر یکسر درگیر، پارامترهای مودال تخمین زده شده اند. برای ارزیابی پارامترهای مودال تخمین زده شده، پارامترهای مودال همان تیر با استفاده از آنالیز مودال تجربی نیز تخمین زده شدند. با مقایسه نتایج حاصل از دو روش شباهت بسیار خوبی بین نتایج مشاهده شد. لازم به ذکر است که جمع آوری، پردازش و تخمین توابع چگالی طیفی پاسخ سازه توسط آنالایزر b&k و نرم افزار pulse انجام شده است. در مرحله بعد، برای جمع آوری پاسخ از کارتهای a/d استفاده شد و توابع چگالی طیفی پاسخ سازه با استفاده از روش ولچ تخمین زده شدند. با اعمال روشهای تجزیه حوزه فرکانس و روش تجزیه حوزه فرکانس توسعه یافته، پارامترهای مودال تخمین زده شدند. برای ارزیابی نتایج، پارامترهای مودال سازه با استفاده از آنالیز مودال تجربی تخمین زده شدند و با مقایسه نتایج مشابهت و توافق خوبی بین نتایج مشاهده شد. برای بررسی روشهای کاهش تصادفی و روش حوزه زمان ابراهیم، پاسخ یک سیستم دینامیکی دو درجه آزادی با میرایی ویسکوز در حضور تحریک نویز سفید، به صورت عددی شبیه سازی شد. با اعمال روش کاهش تصادفی به پاسخ سازه سیگناتورهای کاهش تصادفی تخمین زده شدند، و با اعمال روش حوزه زمان ابراهیم به سیگناتورهای کاهش تصادفی تخمین زده شده، پارامترهای مودال تخمین زده شدند. با مقایسه پارامترهای مودال تخمین زده شده، و نتایج حاصل از حل تئوری، مشابهت خوبی بین نتایج مشاده شد. علاوه بر این، روشی پیشنهاد شد تا هنگامی که علاوه بر تحریک تصادفی، تحریک پریودیک نیز حضور دارد، بتوان از روش کاهش تصادفی استفاده نمود. فرض شد که فرکانس اصلی تحریک پریودیک مشخص است و تحریک پریودیک در طول اندازه گیری تغییرات ندارد. مشاهده شد که حتی هنگامی که فرکانس هارمونیک تحریک بر فرکانس طبیعی سازه قرار گرفته است با استفاده از این روش می توان پارامترهای مودال را با دقت مناسب تخمین زد.