stringtranslate.com

Análisis modal operacional

La identificación modal ambiental , también conocida como análisis modal operativo ( OMA ), tiene como objetivo identificar las propiedades modales de una estructura basándose en datos de vibración recopilados cuando la estructura está en sus condiciones operativas, es decir, sin excitación inicial o excitación artificial conocida. Las propiedades modales de una estructura incluyen principalmente las frecuencias naturales , las relaciones de amortiguamiento y las formas modales . En una prueba de vibración ambiental, la estructura en cuestión puede estar bajo una variedad de fuentes de excitación que no se miden pero que se supone que son "aleatorias de banda ancha". Esta última es una noción que es necesario aplicar al desarrollar un método de identificación ambiental. Los supuestos específicos 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.

Pros y contras

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 estructuras de ingeniería civil (por ejemplo, edificios, puentes) donde puede resultar costoso o perjudicial realizar pruebas de vibración libre o vibración forzada (con datos de entrada conocidos).

Identificar propiedades modales utilizando datos ambientales tiene desventajas:

Métodos

Los métodos de OMA se pueden clasificar ampliamente según dos aspectos: 1) dominio de la frecuencia o dominio del 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 las vibraciones medidas. Los métodos no bayesianos comunes incluyen la identificación estocástica del subespacio [2] (dominio del tiempo) y la descomposición en el dominio de la frecuencia [3] (dominio de la frecuencia). Se han desarrollado métodos bayesianos en el dominio del tiempo [4] y en el dominio de la frecuencia. [5] [6] [7]

Análisis modal operativo de estructuras en el dominio de la frecuencia y en el dominio del tiempo.

El objetivo del análisis modal operativo es extraer frecuencias resonantes, amortiguación y/o formas operativas (formas modales sin escala) 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 podría excitarse utilizando condiciones operativas naturales o podrían aplicarse otras excitaciones a la estructura; [8] sin embargo, siempre que las formas operativas no estén escaladas en función de la fuerza aplicada, se denomina análisis modal operativo (por ejemplo, las formas operativas de una pala de turbina eólica excitada por un agitador se miden mediante un análisis modal operativo [9] ). Este método se ha utilizado para extraer modos de funcionamiento de un helicóptero en vuelo estacionario. [10]

Análisis modal operacional versus forma de deflexión operacional

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 operativa, se crea una forma que corresponde a la respuesta de vibración general. Se basa únicamente en la amplitud de la vibración, no se intenta extraer una forma modal y no se puede obtener una cuantificación de la amortiguación modal. Mientras que el análisis modal operativo, cuando se cumplen los supuestos principales, produce una representación de una característica del sistema en su entorno operativo, una forma de deflexión operativa simplemente extraerá la respuesta del sistema bajo las cargas aplicadas actualmente. [11]

Notas

Ver también

Referencias

  1. ^ Ghalishoyan, M.; Shooshtari (12 al 14 de mayo de 2015). Técnicas de análisis modal operativo y sus aspectos teóricos y prácticos: una revisión e introducción completas. V Conferencia Internacional de Análisis Modal Operacional (IOMAC 2015). Gijón, España.
  2. ^ ab Van Overschee, P.; De Moor, B. (1996). Identificación subespacial para sistemas lineales . Boston: Editorial académica Kluwer.
  3. ^ Brincker, R.; Zhang, L.; Andersen, P. (2001). "Identificación modal de sistemas de sólo salida mediante descomposición en el dominio de la frecuencia" (PDF) . Materiales y Estructuras Inteligentes . 10 (3): 441. Código bibliográfico : 2001SMaS...10..441B. doi :10.1088/0964-1726/10/3/303. S2CID  250917814.
  4. ^ Yuen, KV; Katafygiotis, LS (2001). "Enfoque bayesiano en el dominio del tiempo para la actualización modal utilizando datos ambientales". Mecánica de Ingeniería Probabilística . 16 (3): 219–231. doi :10.1016/S0266-8920(01)00004-2.
  5. ^ Yuen, KV; Katafygiotis, LS (2001). "Enfoque bayesiano de densidad espectral para la actualización modal utilizando datos ambientales". Ingeniería sísmica y dinámica estructural . 30 (8): 1103–1123. doi :10.1002/eqe.53. S2CID  110355068.
  6. ^ Yuen, KV; Katafygiotis, LS (2003). "Enfoque de transformación rápida bayesiana de Fourier para la actualización modal utilizando datos ambientales". Avances en Ingeniería Estructural . 6 (2): 81–95. doi :10.1260/136943303769013183. S2CID  62564168.
  7. ^ ab Au, SK (2017). Análisis modal operativo: modelado, inferencia, leyes de incertidumbre. Saltador.
  8. ^ Caracterización modal mejorada utilizando datos híbridos
  9. ^ Uso de estereofotogrametría para medir las vibraciones de la pala de una turbina eólica
  10. ^ Uso de estereofotogrametría para recopilar datos operativos en un helicóptero
  11. ^ "Análisis modal operativo frente a forma de deflexión operativa". community.sw.siemens.com .
  12. ^ Schipfors, M.; Fabbrocino, G. (2014). Análisis modal operacional de estructuras de ingeniería civil. Saltador.
  13. ^ Brincker, R.; Ventura, C. (2015). Introducción al análisis modal operacional. John Wiley e hijos. doi :10.1002/9781118535141. ISBN 9781118535141.
  14. ^ "Datos de análisis modal operativo".