Na czym polega analiza modalna i jakie może mieć zastosowania?

Badania modalne to dziś powszechnie stosowane techniki pomiarowe, których celem jest określanie właściwości dynamicznych konstrukcji mechanicznych. Możemy wyodrębnić trzy rodzaje analizy modalnej: teoretyczną, eksperymentalną i eksploatacyjną. W naszym artykule skoncentrujemy się na eksperymentalnej analizie modalnej, która polega na pomiarze wartości wymuszenia oraz odpowiedzi układu. Opowiemy również o jej zastosowaniach.

Eksperymentalna analiza modalna na podstawie pomiarów na rzeczywistym obiekcie

Mówiąc językiem naukowców: eksperyment w analizie modalnej sprowadza się do wymuszenia drgań konstrukcji o właściwym zakresie częstotliwości oraz pomiarze odpowiedzi układu na zadane wymuszenie. Upraszczając powyższe, można powiedzieć, że eksperyment polega na wymuszeniu powstania drgań i rejestracji ich charakterystyki. Wymuszenie w analizie modalnej może być zadane w sposób harmoniczny lub impulsowy. Jak mówią nam przedstawiciele firmy EC TEST Systems z Krakowa specjalizującej się w dostarczaniu rozwiązań pomiarowych, diagnostycznych i symulacyjnych z zakresu drgań i akustyki, do eksperymentalnej analizy modalnej najczęściej wykorzystuje się tak zwane młotki modalne. To narzędzia, które pozwalają na wymuszenie impulsu siłowego na testowanym obiekcie i dostarczenie sygnału elektrycznego z dokładną informacją dot. amplitudy i częstotliwości zadanej siły. Inne narzędzia do analizy modalnej to wzbudniki drgań.

Analiza z użyciem młotków modalnych w praktyce

Analiza modalna z wykorzystaniem młotka modalnego przeprowadzana jest w warunkach laboratoryjnych (nasza analiza eksperymentalna), co pozwala na precyzyjną kontrolę nad wszystkimi czynnikami lub w warunkach naturalnych, ale wówczas mówimy już o analizie eksploatacyjnej. W laboratorium z jednej strony nie mamy zakłóceń, ale za to możemy mieć tak naprawdę trudność z odtworzeniem naturalnych warunków dla badanego obiektu. Wybór odpowiedniej metody analizy modalnej zależy więc przede wszystkim od jej konkretnego zastosowania. W zależności od badanego obiektu dobiera się również odpowiedni młotek modalny oraz czujniki piezoelektryczne. O zastosowaniach analiz modalnych możemy się dowiedzieć, już po zerknięciu na ofertę młotków modalnych popularnego producenta. Widzimy tu na przykład: płytki drukowane i dyski twarde, lekko tłumione panele i ramy, średniej wielkości konstrukcje (np. ramy samochodowe, silniki), cięższe komponenty (np. pompy i sprężarki), ciężkie konstrukcje, jak hale magazynowe, duże konstrukcje, jak budynki, mosty, a nawet statki!