شناسايي مشخصه‌هاي جرمي جسم صلب با استفاده از آناليز مودال

Mass Properties Identification of a Rigid Body Using Modal Analysis

در انجام تحليل هاي ارتعاشي موتور خودرو بر روي دسته موتورها، دانستن مشخصه هاي جرمي موتور شامل جرم، موقعيت مركز جرم و ممان هاي اينرسي جرمي ضروري است. از آن جا كه موتور خودرو داراي شكل هندسي نسبتا پيچيده اي بوده و از اجزاء مختلف با چگالي هاي متفاوتي تشكيل شده است، تعيين مشخصه‌هاي جرمي آن، با چالش‌هاي بسياري مواجه است. به منظور تعيين مشخصه هاي جرمي موتور خودرو روش هاي مختلفي وجود دارد كه يكي از متداول ترين آن ها استفاده از آناليز مودال (روش خط جرم) است. در اين مقاله، ابتدا روش خط جرم براي يافتن مشخصه هاي جرمي اجسام صلب ارائه مي گردد. به منظور بررسي كارايي و دقت روش مذكور، مدلسازي ديناميكي يك جسم صلب با مشخصه‌هاي جرمي معلوم در نرم‌افزار آدامز صورت مي‌گيرد. به اين ترتيب كه مطابق تئوري خط جرم، جسم صلب از فنربندي نرم آويزان گشته و در نقاط مختلف به آن نيرو وارد مي‌شود. سپس، با انجام شبيه سازي هاي آدامز، مقادير شتاب‌هاي متناظر در نقاط متعددي استخراج مي گردند. در ادامه، كدنويسي روش خط جرم در نرم افزار متلب انجام شده و نيروهاي اعمالي و شتاب‌هاي به دست آمده از آدامز در حوزه زمان، به عنوان ورودي به كد متلب وارد شده و با اجراي كد متلب، مشخصه هاي جرمي جسم صلب محاسبه مي‌گردند. در نهايت، مقادير مشخصه‌هاي جرمي به‌دست‌آمده از كد متلب با مقادير واقعي جسم صلب شبيه‌سازي‌شده در آدامز مقايسه شده و دقت روش خط جرم در يافتن مشخصه هاي جرمي مورد ارزيابي قرار مي گيرد.

In performing vibration analysis of the car engine on the engine support, it is necessary to know the mass properties of the engine including mass, position of the center of mass and mass inertia moments. Because the car engine has a relatively complex geometric shape and is composed of different components with different densities, determining its mass properties faces many challenges. There are various methods to determine the mass properties of a car engine, one of the most common of which is the use of modal analysis (mass line method). In this paper, the mass line method is presented in order to finding the mass properties of rigid bodies. In order to evaluate the efficiency and accuracy of the method, dynamic modeling of a rigid body with known mass properties is performed in MSC Adams software. So according to the theory of mass line, the rigid body is hung from a soft suspension and a force is applied to it in different locations. Then, by performing Adams simulations, the corresponding acceleration values are extracted at various points. After that, the mass line method is coded in MATLAB software and the applied forces and accelerations obtained from Adams in the time domain are entered as input to the MATLAB code and by executing the MATLAB code, the mass properties of the rigid body are calculated. Finally, the values of the mass characteristics obtained from the MATLAB code are compared with the actual values of the rigid body simulated in Adams, and the accuracy of the mass line method in finding the mass properties is evaluated.