Operational Modal Analysis also known as Ambient Modal Analysis has an increasing interest in mechanical cngineering. Especially on big structures where the excitation and not less important the determination of the forces is most often a problem. In a structure like a wind turbine wing where the modes occur both close in frequency and bi-directional the Ambient excitation has big advantages. (omitted)
본 연구에서는 실험적 모드해석 기법을 이용하여 캔틸레버 및 양단고정 직사각형 적층복합판의 동적 테스트가 수행되었다. 균열 성장으로 인한 손상평가를 위하여 적층복합판에 인위적인 단계별 손상(균열)을 가하였으며, 충격해머 모드실험에 의해 얻어진 주파수응답함수(FRF), MAC(Modal Assurance Criterion) 값 및 모드매개변수(진동수, 모드형상, 감쇠비)의 변화를 분석하였다. 각 단계별 손상에 대한 적층복합판의 실험적 모드매개변수를 검증하기 위하여 유한요소해석으로부터 구한 고유진동수와 모드형상을 비교하였다. 손상은 벤치마크로서의 유한요소모델을 보정하는 과정으로부터 얻게 되는 적층복합판의 기하학적 특성 및 구조적 거동의 변화를 통하여 평가될 수 있음을 보여주었다.
This paper is a study on model method for estimating system inputs from vibration responses, which is one of indirect input identification methods in frequency domain. The method has advantages over direct inverse method especially when points of operational inputs are inaccessible so that artificial excitation forces cannot be applied to obtain frequency response functions of the complete system. Procedures of extended modal model method are proposed and checked by numerical experiment. Mechanisms of error propagation, i.e., how errors in modal parameters such as poles nad mode shape vectors affect estimation of the input forces, are illustrated. Then, in order to counteract the error propagation, discrete modal filter approach is taken in this paper to compute the inversion of modal matrix in which the most serious errors seem to be generated. Further, a Reduced form of Modified Reciprocal Modal Vector(RMRMV) is proposed for estimating multiple inputs. It is shown to have smaller orthogonality error than MRMV.
Sevim, Baris;Altunisik, Ahmet Can;Bayraktar, Alemdar
Computers and Concrete
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제10권3호
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pp.277-294
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2012
The aim of the study is to determine the modal parameters of a prototype damaged arch dam by operational modal analysis (OMA) method for some damage scenarios. For this purpose, a prototype arch dam-reservoir-foundation model is constructed under laboratory conditions. Ambient vibration tests on the arch dam model are performed to identify the modal parameters such as natural frequency, mode shape and damping ratio. The tests are conducted for four test-case scenarios: an undamaged dam with empty reservoir, two different damaged dams with empty reservoirs, and a damaged dam with full reservoir. Loading simulating random impact effects is applied on the dam to crack. Cracks and fractures occurred at the middle of the upper part of the dams and distributed through the abutments. Sensitivity accelerometers are placed on the dams' crests to collect signals for measurements. Operational modal analysis software processes the signals collected from the ambient vibration tests, and enhanced frequency domain decomposition and stochastic subspace identification techniques are used to estimate modal parameters of the dams. The modal parameters are obtained to establish a basis for comparison of the results of two techniques for each damage case. Results show that approximately 35-40% difference exists between the natural frequencies obtained from Case 1 and Case 4. The natural frequencies of the dam considerably decrease with increasing cracks. However, observation shows that the filled reservoir slightly affected modal parameters of the dam after severe cracking. The mode shapes obtained are symmetrical and anti-symmetrical. Apparently, mode shapes in Case 1 represent the probable responses of arch dams more accurately. Also, damping ratio show an increase when cracking increases.
We have performed two kinds of experimental modal analyses fur a radial tire for passenger car under free-suspension. One is the modal analysis to obtain three-dimensional modes of tire using accelerometers and the other is the one to identify cavity resonance frequency using a pressure sensor. From the first analysis, we have obtained the three-dimensional natural modes, which makes it possible to grasp the features of the modes and to classify the vibrational modes into symmetric, non-symmetric, and antisymmetric modes in a simple way by using the experimental results. From the first and the second experimental analyses we have identified the cavity resonance frequency and its three-dimensional mode shape.
The ultrasonic cutting method is which cutting by applying high frequency vibrational energy into specific area at constant pressure. Ultrasonic cutting is consisted of power supply, transducer, booster and cutting tool. Precise designing is required since each part's shape, length and mass can affect driving frequency and vibration mode. This paper focused to cutting tool design, its length L was set by calculating vibration equation. And the value of the shape parameter a was diversified as the integral multiple and the result of 40,189Hz the analysis of Modal was shown in the length 30mm of the result of performance b in the 11th mode Also by performing harmonic response analysis, the frequency response result was 40,189Hz, which was similar to modal analysis result.
In the case of the external cylindrical grinding machine, the grinding mechanism can cause a wheel to vibrate due to a wheel cutter. This phenomena will bring about the unsymmetric wear up to high frequency without any relation of rotational speed. So far, when the grinding spindle is analyzed, it is assumed that a wheel is considered as lumped mass at the endof a beam. Nowadays, there is a tendency to use the wheel with a lsrge diameter or CBN wheel to achieve the high speed and accuracy grinding performance. Therefore, this kind of assumption is no longer valid. At the analysis of the grinding spindle, the parameter which dapends on the dynamic characteristics is a combination force between each part. For example, there is the tightness torque of a bolt and taper element in the grindle. In addition, the material property of the wheel can contribute the dynamic characteristics. This paper shows the mode participation of the shell mode of the wheel in the grindle and the dynamic characteristics according to the parameters which are the configuration of the flange and tightness torque of a bolt and taper. Modal parameter of the wheel, flange and the spindle can be extracted through frequency response function obtained by modal test. After that, by changing the tightness torque and kinds of wheel, we could accomplish the test in the whole combined grinding spindle. To perform modal analysis of vibration characteristics in the grinding spindle, we could develop the model of finite element method.
This paper describes the new modal analysis method to detect the presence of the breathing crack in a general rotor system with disk asymmetry and stator anisotropy. It is proposed that the modal analysis using directional frequency response functions (dFRFs), which, accounting for the directivity in modes, clears the heavily over-lapping of other harmonics occurring from non-isotropic properties in addition to those due to crack, can provide an effective method to detect the modes by a crack. The simulations from the simple general rotor model show that the r-dFRFs (reverse dFRFs) for asymmetry confirms a good indicator of the presence of the breathing crack and the instability is primarily influenced by the shaft asymmetry than the breathing crack.
A structure's vibration characteristic is determined by modal property of the system. Through proper vibration analysis or experiments, the structure can be modified to reduce of vibration and noise. This paper is concerned with the natural frequency and modal loss factor of sandwich plates with viscoelastic core. The effects of shear and normal strain in the viscoelastic layer are investigated on modal properties, natural frequency and modal loss factor, by changing geometry parameter and viscoelastic material property of sandwich plates. The errors of modal parameters resulting from neglecting the extension or compression in the core material for simply supported(S-S-S-S) case are compared with those for clamped(C-C-C-C) boundary condition. Finite difference method(FDM) is utilized as numerical analysis technique of square sandwich plates for fixed boundary conditions. In order to reduce computation time and increase accuracy, improved finite difference expression with fourth order truncation error was used.
모달실험 기법의 강부재 손상발견 적용성에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 단경간 및 2경간 강재보에 손상을 모사한 단계적인 절단을 가하면서 모달실험을 반복하고, 손상 정도에 따른 모달 파라미터의 변화를 관찰하였으며, 실험 결과를 검증할 목적으로 수치해석을 병행하였다. 고려한 모달 파라미터는 고유진동수(Frequency), 변위 모드형상(Displacement Mode Shape), 변형률 모드형상(Strain Mode Shape)이며, 이들 모달 파라미터를 구하기 위하여 가속도계와 변형률계를 사용한 모달실험을 실시하였다. 각각의 손상단계에서 손상에 의한 변위 모드형상과 변형률 모드형상의 변화를 위치에 대해 정량적으로 나타내기 위하여, CoMAC과 Modal Vector Error를 사용하였다. 고유진동수는 손상의 정도가 심해짐에 따라 감소하는 경향을 보였으며, 손상의 위치를 발견하는 데에 가장 효과적으로 사용될 수 있는 것은 변형률 모드형상이었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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