طراحي و ساخت دستگاه تحريك‌كننده پنوماتيك متحرك براي شناسايي و تحليل رفتار سازه‌ها در فركانس‌هاي متغير

Design and Production of a Pneumatic Moving Exciter for Determination of Vibration Behavior of Structures in Variable Frequencies

براي شناسايي و تحليل ارتعاشي سازه‌ها اندازه گيري حداقل چند فركانس طبيعي اول و شكل مودهاي مربوطه ضروري است. اندازه‌گيري چند شكل اصلي مود‌ها مستلزم نصب چند حساسه در نقاط شكمي سازه و تحريك يك نقطه از سازه و يا نصب يك حساسه و تحريك همزمان چند نقطه مشخص است. هر دو روش مستلزم داشتن تعداد زيادي حساسه شتاب و يا نيرو است. تحريك سازه مي‌تواند توسط ضربه چكش، تحريك‌كننده‌هاي الكترو مغناطيس، آكوستيك و يا ليزري باشد. روش ديگر در اندازه‌گيري شكل مودهاكه نيازمند فقط يك حساسه نيرو و يك حساسه شتاب است، تحريك‌كننده متحرك براي اعمال انواع بار‌هاي متحرك است. اعمال نيرو در تحريك كننده متحرك مي‌تواند از انواع الكترو‌‌مغناطيس، هيدروليك و يا پنوماتيك باشد. روش پنوماتيكي به علت پاكي و دقت مي‌تواند از كارايي خوبي برخوردار بوده و براي ايجاد تحريك غير تماسي مورد استفاده قرار گيرد. اين نوع اعمال كننده نيرو كه براي تحليل سازه‌هاي حساس و شكننده كه انواع ديگر تحريك كننده‌ها نظير تحريك با چكش و تحريك تماسي الكترومغناطيس عملكرد مناسبي ندارند از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. در اين مقاله، طراحي و ساخت دستگاه تحريك كننده پنوماتيك متحرك براي تحريك يك تير با اعمال نيروهاي ضربه‌اي، بار ثابت پله‌اي يا شيب ويا هارمونيك در سرعت‌هاي متغير ارايه و عملكرد تحريك كننده با ايجاد تحريك بر روي يك تير بررسي و با نتايج نظري مقايسه شده است.

Determination and analysis of vibration behavior of structures for at least first few natural frequencies and mode shapes needs several sensors to be connected at different non node points and exciting the structure at one point. Other method for determination of first few mode shapes is to excite several points of the structure at once and sensing the response from one point. Both methods need several force or accelerometer sensors. Excitation of the structure can be done by impulse from a hammer, electromagnetic, pneumatic, and acoustic or laser exciters. Other method for determination of mode shapes with only one accelerometer sensor and one force transducer is possible by a moving exciter with predetermined velocity. Force excitation can be from electromagnetic, hydraulic or pneumatic system. Pneumatic type of excitation which is clean and is sensitive to small changes is used to design a moving non touching exciter for structures. This type of exciter is useful for determination of vibration behavior of sensitive and fragile structures which hammer or touching electromagnetic system cannot be used. This paper presents a design and production of a pneumatic moving exciter of a structure. Excitation force can be impulse, step, ramp or harmonic with different speed of moving excitation point. The system was used to excite a beam and results are verified with theoretical results.