Title of article :
Output-only Modal Analysis of a Beam Via Frequency Domain Decomposition Method Using Noisy Data
Author/Authors :
Mostafavian, S Department of Civil Engineering - Payame Noor University (PNU), Tehran, Iran , Nabavian, S.R Faculty of Civil Engineering - Babol Noshirvani University of Technology, Babol, Iran , Davoodi, M.R Faculty of Civil Engineering - Babol Noshirvani University of Technology, Babol, Iran , Navayi Neya, B Faculty of Civil Engineering - Babol Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
Abstract :
The output data from a structure is the building block for output-only modal analysis. The structure response in the output data, however, is usually contaminated with noise. Naturally, the success of output-only methods in determining the modal parameters of a structure depends on noise level. In this paper, the possibility and accuracy of identifying the modal parameters of a simply supported beam in the presence of noise has been discussed. The output-only modal analysis method with frequency domain decomposition was used and output data with various noise levels were considered. Initially, finite element modal analysis was used to determine the modal parameters for the beam which were afterwards enforced as the reference modal parameters. Then, appropriate input was applied to the beam and the acceleration signals of different nodes were produced through finite element transient analysis. In order to simulate noisy data, noises with different power levels were generated and added to the signals. Finally, the modal parameters were obtained by frequency domain decomposition method. The results showed that the modal parameters corresponding to the first vibration mode could only be identified with acceptable validity at low to moderate noise levels, whereas for higher modes, the modal parameters can be correctly obtained even at high noise levels.
Farsi abstract :
آناليز مودال خروجي-تنها با استفاده از داده هاي خروجي يك سازه انجام مي شود. اين داده ها معمولاً شامل پاسخ سازه به
همراه مقداري نويز هستند. موفقيت روش هاي خروجي-تنها در تعيين پارامترهاي مودال سازه بستگي به ميزان نويز در
داده هاي خروجي دارد. در اين مقاله، امكان تعيين پارامترهاي مودال يك تير دو سر ساده و نيز دقت آنها تحت تأثير وجود
نويز مورد بررسي قرار گرفته است. از روش آناليز مودال خروجي-تنهاي تجزيه حوزه فركانس استفاده شد و داده هاي
خروجي با ميزان نويز مختلف لحاظ گرديد. در ابتدا پارامترهاي مودال تير از طريق آناليز مودال اجزاي محدود تعيين شده و
به عنوان پارامترهاي مودال مرجع مورد استفاده قرار گرفت. سپس ورودي مناسبي به تير اعمال شد و سيگنال هاي شتاب در
گره هاي مختلف از طريق تحليل تاريخچه زماني اجزاي محدود بدست آمد. براي توليد داده هاي نويزي، نويزهاي با توان
مختلف توليد و به سيگنال ها اضافه شد. در نهايت پارامترهاي مودال تير از طريق روش تجزيه حوزه فركانس محاسبه گرديد.
نتايج حاصله نشان دادند پارامترهاي مودال اولين مود ارتعاشي، تنها در ميزان نويز پايين تا متوسط با دقت قابل قبول شناسايي
مي شود، درحاليكه براي مودهاي بالاتر، پارامترهاي مودال حتي در ميزان نويز بالا به طور صحيح قابل حصول هستند.
Keywords :
Simply Supported Beam , Output-only Modal Analysis , Noise Level , Modal Parameters , Frequency Domain Decomposition