مطالعه عددي و تجربي روش زير فضاهاي اتفاقي-كواريانس در تخمين پارامترهاي مودال سازه

Investigation of the accuracy of SSI-COV method in estimation of Modal Parameters: numerical and experimental case studies

آناليز مودال كلاسيك ابزار قدرتمندي براي تحليل ديناميكي سازه‌ها مي‌باشد، اما معمولاً با مشكلات اساسي همراه است. زيرا تحريك اغلب سازه‌هاي موجود در پيرامون ما نظير؛ هواپيماها، پل‌ها و غيره به دليل بزرگ و پيچيده بودن، بسيار دشوار است. همچنين اين سازه‌ها معمولاً تحت بارهاي محيطي (كه دقيقاً ماهيت مشخصي ندارند) مي‌باشند. بنابراين اندازه‌گيري اين بارها اغلب غيرممكن است. در اين مقاله روش زيرفضاهاي اتفاقي بر مبناي كواريانس، به منظور حل مشكلات مطرح شده بكار رفته و تحت بررسي عددي و تجربي قرار گرفته است. به اين منظور، ابتدا پارامترهاي مودال يك تير يك سر درگير از روش زيرفضاهاي اتفاقي بر مبناي كواريانس محاسبه و با نتايج اجزاي محدود مقايسه شده است. سپس به منظور بررسي دقيق‌تر روش در شرايط مختلف، اثر نويز و بالا بودن دمپينگ سازه بر روي دقت پارامترهاي مودال حاصل بررسي شده است. همچنين به منظور بررسي تجربي روش، آزمايش‌هاي مودال كلاسيك و مودال محيطي بر روي يك ميل‌لنگ انجام شده و پارامترهاي مودال حاصل از آزمايش‌ها با يكديگر مقايسه شده‌اند. نتايج حاصل از بررسي‌هاي عددي و تجربي دقت مناسب روش را در تخمين پارامترهاي مودال سازه نشان مي‌دهد.

Conventional modal testing is a powerful tool for dynamic analysis of structures. One of the drawbacks of this technique is the problem of excitation of large structures such as: bridges, towers or trains. However, these structures are excited by ambient forces, such as wind, walking of people or passing the cars on bridges. Operational Modal Analysis (OMA) is the practical tool to overcome this problem. In OMA the structure is excited by ambient forces and only the responses are taken into account. In this article, the accuracy of one of OMA methods is investigated. The modal parameters of a cantilever beam are estimated both from Stochastic Subspace Identification–Covariance Driven (SSI-COV) method and Finite element method. The effect of noise and damping on the accuracy of modal parameters is investigated. Also, a crankshaft is considered for experimental investigation of the accuracy of SSI-COV method. The results show the applicability of SSI-COV method in practical cases.