La identificación modal ambiental , también conocida como análisis modal operacional ( OMA ), tiene como objetivo identificar las propiedades modales de una estructura basándose en datos de vibración recopilados cuando la estructura está en sus condiciones de funcionamiento, es decir, sin excitación inicial o excitación artificial conocida. Las propiedades modales de una estructura incluyen principalmente las frecuencias naturales , los coeficientes de amortiguamiento y las formas modales . En una prueba de vibración ambiental , la estructura objeto puede estar bajo una variedad de fuentes de excitación que no se miden pero se supone que son "aleatorias de banda ancha". Esta última es una noción que se debe aplicar al desarrollar un método de identificación ambiental. Las suposiciones específicas varían de un método a otro. Sin embargo, independientemente del método utilizado, la identificación modal adecuada requiere que las características espectrales de la respuesta medida reflejen las propiedades de los modos en lugar de las de la excitación.
La economía de implementación es una ventaja principal de las pruebas de vibración ambiental, ya que solo es necesario medir la vibración (de salida) de la estructura. Esto es particularmente atractivo para las estructuras de ingeniería civil (por ejemplo, edificios, puentes) donde puede resultar costoso o disruptivo realizar pruebas de vibración libre o forzada (con entrada conocida).
La identificación de propiedades modales utilizando datos ambientales tiene desventajas:
Los métodos de OMA se pueden clasificar ampliamente en dos aspectos, 1) dominio de frecuencia o dominio de tiempo , y 2) bayesianos o no bayesianos. Los métodos no bayesianos se desarrollaron antes que los bayesianos. Hacen uso de algunos estimadores estadísticos con propiedades teóricas conocidas para la identificación, por ejemplo, la función de correlación o la densidad espectral de vibraciones medidas. Los métodos no bayesianos comunes incluyen la identificación del subespacio estocástico [2] (dominio de tiempo) y la descomposición del dominio de frecuencia [3] (dominio de frecuencia). Los métodos bayesianos se han desarrollado en el dominio de tiempo [4] y en el dominio de frecuencia. [5] [6] [7]
El objetivo del análisis modal operacional es extraer frecuencias resonantes, amortiguamiento y/o formas operativas (formas de modo no escaladas) de una estructura. Este método a veces se denomina análisis modal de solo salida porque solo se mide la respuesta de la estructura. La estructura puede excitarse utilizando condiciones operativas naturales o se pueden aplicar otras excitaciones a la estructura; [8] sin embargo, siempre que las formas operativas no se escalen en función de la fuerza aplicada, se denomina análisis modal operacional (por ejemplo, las formas operativas de una pala de turbina eólica excitada por un vibrador se miden utilizando el análisis modal operacional [9] ). Este método se ha utilizado para extraer modos operativos de un helicóptero en vuelo estacionario. [10]
Los dos términos, Análisis Modal Operacional y Forma de Deflexión Operacional, son muy similares, pero se refieren a dos enfoques de análisis diferentes. Ambos utilizan datos de vibración ambiental como entradas, pero en el caso de las Formas de Deflexión Operacional, se crea una forma que corresponde a la respuesta de vibración general. Se basa únicamente en la amplitud de vibración, no se intenta extraer una forma modal y no se puede obtener una cuantificación de la amortiguación modal. Mientras que el Análisis Modal Operacional, cuando se cumplen los supuestos principales, produce una representación de una característica del sistema en su entorno operativo, una Forma de Deflexión Operacional simplemente extraerá la respuesta del sistema bajo las cargas aplicadas actualmente. [11]