شناسايي مودهاي نزديك به هم سازه، به كمك آزمايش مودال محيطي

Identification of closely spaced modes using operational modal testing

سازه‌هاي متقارن نظير، صفحات دايره‌اي شكل معمولاً داراي مودهايي با فركانس‌هاي طبيعي يكسان يا نزديك به هم مي‌‌باشند. از نظر تيوري‌اين مودها دو مود نزديك به هم كاملاً مجزا هستند ولي اغلب در روش‌هاي مودال كلاسيك به عنوان يك مود شناخته مي‌‌شوند. در‌اين مقاله، برخي از روش‌هاي مودال كلاسيك معرفي و مهم ترين مشكلات آنها در شناسايي مودهاي نزديك به هم بيان شده است. سپس به منظور برطرف نمودن‌اين مشكلات، يكي از روش‌هاي آناليز مودال محيطي به نام زير فضاي اتفاقي-كواريانس استفاده شده است. براي بررسي دقت‌اين روش در تخمين پارامترهاي مودال، يك ورق فولادي تحت شبيه‌سازي قرار گرفته است. نتايج بدست آمده از شبيه‌سازي، توانمندي روش را در شناسايي مودهاي نزديك به هم با وجود نويز، دمپينگ بالا و نزديكي زياد مودها اثبات مي‌‌كند. همچنين به منظور بررسي تجربي روش در تشخيص مودهاي نزديك به هم، آزمايش‌هاي مودال محيطي و مودال كلاسيك بر روي رينگ خودروي پژوي 405 انجام شده است و نتايج‌اين آزمايش‌ها با يكديگر مقايسه شده‌اند. نتايج شبيه‌سازي و تجربي قابليت آناليز مودال محيطي را در تشخيص و جداسازي مودهاي نزديك به هم نشان مي‌‌دهد.

The closely spaced modes exist in symmetric structures such as circular plates, gears or disks. Theoretically, closely spaced modes are known as two separated modes with the same amount, but these modes are often detected as only one mode in the classical modal methods. In this article, at the first, some classical modal method is introduced and the most important of their difficulties is considered. Then, Operational Modal Analysis (OMA) is applied to abate these problems. The Stochastic Subspace Identification based on covariance (SSI-COV) driven is used for this purpose. Different conditions for closely spaced modes is considered and simulated on a free-free steel plate using Matlab software. In order to consider the SSI-COV method in identification of closely spaced modes experimentally, classical and operational modal testing are done on a steel ring. The numerical and experimental results from simulations demonstrate the effectiveness of OMA for identifying and separating the close modes.