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.
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:
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]
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]
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]