بررسی عملکرد چند روش حوزه فرکانس و حوزه زمان در محاسبه پارامترهای دینامیکی یک سازه سه طبقه به کمک آنالیز مودال عملیاتی
محورهای موضوعی : یافته های نوین کاربردی و محاسباتی در سیستم های مکانیکی
محسن مهدوی عادلی
1
(گروه مهندسی مکانیک، واحد سوسنگرد، دانشگاه آزاد اسلامی، سوسنگرد، ایران)
حسام مکوندی
2
(گروه مهندسی مکانیک، واحد آبادان،دانشگاه آزاد اسلامی،آبادان، ایران)
کلید واژه: آنالیز مودال عملیاتی, روش تجزیه حوزه فرکانسی, روش تجزیه پیشرفته حوزه فرکانسی, روش زیر فضای تصادفی ,
چکیده مقاله :
در این پژوهش، یک روش کاربردی برای یافتن پارامترهای مودال در سازه ها مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا دو روش در حوزه فرکانسی به نام روش های تجزیه حوزه فرکانسی و تجزیه پیشرفته حوزه فرکانسی و یک روش در حوزه زمان به نام روش زیر فضای تصادفی تعریف گردیده است. به منظور بررسی دقت این روش ها در شناسایی پارامترهای مودال سازه های واقعی، از یک سازه سه طبقه مدل¬سازی شده در نرم¬افزار انسیس استفاده شده است. این سازه توسط نرم افزار انسیس مدل سازی شده و صحت عملکرد مدل با مقایسه نتایج تحلیل مودال سازه با نتایج آزمایشات تجربی مورد تایید قرار گرفت. پاسخ شتاب بدست آمده از مدل ایجاد شده به عنوان ورودی به روش های آنالیز مودال محیطی داده شد و پاسخ های آن با نتایج واقعی مقایسه گردیدند. مشاهده گردید که هر سه روش به خوبی فرکانس ها، شکل مودها و ضرایب میرایی سازه را تخمین می زنند. همچنین مشخص گردید که استفاده از روش زیر فضای تصادفی راحت تر می باشد، اما روش های تجزیه حوزه فرکانسی و تجزیه پیشرفته حوزه فرکانسی زمان حل کمتری دارند. همچنین مشخص گردیدکه روش تجزیه حوزه فرکانسی نسبت به روش تجزیه پیشرفته حوزه فرکانسی خطای کمتری دارد، اما در عین حال ناتوان از محاسبه ضرایب میرایی می باشد.
In this research, a practical method for finding modal parameters in structures is investigated. At first, two methods in the frequency domain called FDD and EFDD frequency domain analysis methods and a time domain method called SSI are defined. In order to check the accuracy of these methods in identifying the modal parameters of real structures, a three-story structure modeled in Ansys software will be used. This structure was modeled by Ansys software and the correctness of the model performance was confirmed by comparing the results of modal analysis of the structure with the results of experimental tests. The acceleration response obtained from the created model is given as an input to environmental modal analysis methods, whose responses are compared with actual results. It was observed that all three methods could estimate the frequencies, mode shapes and damping coefficients of the structure with high accuracy. It is also observed that using the SSI method is easier, but the FDD and EFDD methods need less time to solve.
[1] Bendtel, J. S., Piersol, G. L., “Engineering Application of Correlation and Spectral Analysis, ۲nd edition, John Wiley &- Sons,New York,USA(1993) .
[2] Brincker, R., Zhang, L., Andersen, P., “Modal identification from ambient responses using frequency domain decomposition”, ۲۸th International Modal Analysis Conference, San Antonio, TX, USA, 2000.
[3] Brincker, R., Ventura, C., Andersen, P., “Damping Estimation by Frequency Domain Decomposition”, 28th International Modal Analysis Conference, Kissimmee, USA, 2001.
[4] Allen, M. S., Sarcic, M.W, Chauhan, S., ‘‘Output-Only Modal Anlysis of Linear Time-Periodic System With Application to Wind Turbin Simulation Data’’, J. of Mechanical System and Signal Processing, Vol. 25, No. 1, 2011, pp. 1191-1174.
[5] Modak, S.V., Rawal, C., Kundra, T.k, ‘‘Harmonic Elimination Algorithm for Operational Modal Analysis of Aerospace Vehicles’’, ۲۸th International Modal Analysis Conference., Vol. 12, 2010, pp. 1421-1430.
[6] Goursat, M., Dohler, M., Mevel, L., "Crystal Clear SSI for Operational Modal Analysis of Aerospace Vehicles" ۲۸th International Modal Analysis Conference., Vol. 12, 2010, pp.1421-1430.
[7] F. Pimenta, D. Ribeiro, A. Román, F. Magalhães, Modal properties of floating wind turbines: Analytical study and operational modal analysis of an utility-scale wind turbine, Engineering Structures 301 (2024) 117367.
[8] M. Martino Rosso, A. Aloisio, J. Parol, G.C. Marano, G. Quaranta, Intelligent automatic operational modal analysis, Mechanical Systems and Signal Processing, Volume 201, 2023, 110669.
[9] I.A. Hernández-González, E. García-Macías, G. Costante, F. Ubertini, AI-driven blind source separation for fast operational modal analysis of structures, Mechanical Systems and Signal Processing, Volume 211, 2024, 111267.
[10] W. Liu, N. Yang , F. Bai, S. Law, D. Abruzzese, An improved automated framework for operational modal analysis with multi-stage clustering and modal quality evaluation, Mechanical Systems and Signal Processing, Vol. 212, 2024, 111235.
