Modaltest und Modalanalyse​​​​​​​Lösung für strukturdynamische Prüfungen und Analysen

Experimenteller Modaltest
Anwendungsübersicht

Modaltests und die gewonnenen Testdaten sind die Grundlage, um Modalanalysen durchzuführen und Rückschlüsse auf die Strukturdynamik von Testobjekten zu ziehen. Die Eigenfrequenzen des Systems, modale Dämpfungen und Modenformen des Testobjekts können bestimmt werden.

Sie können Modaltests entweder mit angelegten künstlichen Anregungsquellen durchführen, um das Testobjekt zum Schwingen zu bringen, oder indem Sie das Testobjekt unter Betriebsbedingungen laufen lassen und die In-situ-Vibration messen.

Modale Tests werden verwendet für:

• Fehlerbehebung: Um hohe Vibrationsamplituden zu minimieren und Resonanzüberhöhungen durch Anregungsfrequenzen zu verhindern.

• Simulation von „Was wäre wenn“ Szenarien: Bestimmung von Kräften oder Reaktion auf komplexe Anregung.

• Strukturelle Baugruppenanalyse: Zur Vorhersage der dynamischen Eigenschaften von zusammengestellten Baugruppen.

• Verfeinerung des Finite-Elemente-Modells (FEM): Validierung durch Tests an Prototypen oder Verfeinerung des FE-Analysemodells durch Einbeziehung der Dämpfung.

Anwendungen
Für modales Testen und Analysieren

Die Modalanalyse wird im Bauwesen und in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt und der Automobilindustrie in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter:

• Sicherstellen, dass Anregungsfrequenzen genügend Abstand zu Resonanzen einhalten

• Vorhersage des dynamischen Verhaltens von Komponenten und zusammengesetzten Strukturen

• Optimierung der dynamischen Eigenschaften der Struktur (Masse, Steifigkeit, Dämpfung)

• Vorhersage der Reaktionen aufgrund komplexer Anregung

• Einbeziehung der Dämpfung in Finite-Elemente-Modelle

• Schadenserkennung und -beurteilung

MIMO-Methode
(Multiple-Input Multiple-Output)

Multi-Shaker-Tests werden normalerweise mit vielen Beschleunigungssensoren durchgeführt. Die modale Testsuite von Dewesoft ermöglicht es Ihnen, komplexe Strukturen durch die Verwendung mehrerer Shaker anzuregen und auf einer praktisch unbegrenzten Anzahl von Kanälen zu messen und zu analysieren.

MIMO-Messtechniken sind bewährte und etablierte Methoden zum Sammeln von FRF-Datensätzen. Sie bieten einige deutliche Vorteile für die Messung und Extraktion grundlegender modaler Parameter, insbesondere beim Testen größerer Strukturen.

Der Hauptvorteil der Verwendung mehrerer Shaker besteht darin, dass die eingetragene Energie auf mehrere Stellen der Struktur verteilt wird. Dies sorgt für eine gleichmäßigere Schwingungsantwort über die Struktur, insbesondere in Fällen von großen und komplexen Strukturen und Strukturen mit starker Dämpfung.

Random-, Burst-Random- und Sinus-Sweep-Anregungssignale werden direkt im Modaltest-Setup-Bildschirm mit dem Funktionsgenerator konfiguriert, und Sie können die MCOH (Multiple Coherence) verwenden, um Ihre Shaker-Einstellung zu validieren.

Benötigtes Equipment
Messgeräte und Sensorik für Modaltesting

Typischerweise werden mehrere Instrumente verwendet, um Modaltests und Modalanalysen durchzuführen:

• Ein oder mehrere Schwingungserzeuger, wie z. B. Modalshaker oder Impulshammer

• Kraftaufnehmer, die die Krafteinleitung erfassen

• Beschleunigungssensoren, die die Ausgangsantwortsignale erfassen

• Ein Datenerfassungssystem (DAQ)-Gerät zur Aufzeichnung des Tests

• Ein Computer mit modaler Test- und Analysesoftware zum Durchführen von Berechnungen, Anzeigen der Ergebnisse und Erstellen von Berichten

Dewesoft kann schlüsselfertige Modaltest- und Modalanalyselösungen mit allen oben genannten Komponenten anbieten. Einzelheiten zur Hardware für modale Tests finden Sie weiter unten.

Modale Shaker
Gezielte Schwingungsanregung

Sollen Anregungen bei bestimmten Frequenzen mit viel Energie erfolgen, oder sind hochfrequente Anregungen oder signalgesteuerte Prüfungen gewünscht, sind Modalshaker die richtige Wahl. Dewesoft Modal Shaker sind leicht und kraftvoll. Sie können mit bis zu 15.000 Hz betrieben werden und bieten Kraftniveaus von bis zu 440 N bei einem maximalen Hub von 25 mm.

Vorteile:

• Die Länge des Modal Stingers lässt sich durch die durchgehende Armatur einfach einstellen

• Leicht, langlebig, tragbar und einfach zu bedienen; die kleineren Modelle haben integrierten Leistungsverstärker

• Bis zu 25 mm Hub und breiter Frequenzbereich

Dewesoft Modal Shaker können für Modaltests und Strukturdynamik verwendet werden. Die Serie der Modalshaker von Dewesoft deckt ein breites Spektrum für die dynamische Charakterisierung von Strukturen ab, von elektronischen Platinen und Kleinbaugruppen bis hin zu Maschinen, Fahrzeugen, Flugzeugen und sogar Gebäudeteilen.

Zeit sparen bei Setup-Erstellung
Autofill-Wizard

Wenn eine große Anzahl von gemessenen Kanälen benötigt wird, wird das Hinzufügen und Entfernen von Anregungs- und Antwortkanälen durch die Autofill-Setup-Funktion stark vereinfacht.

Die Autofill-Funktion bietet:

• Autofill für uniaxiale und triaxiale Sensoren (Antwortkanäle)

• Startknoten-Index und Auswahl des Indexinkrements

• Definieren der Richtung und des Vorzeichens von hinzugefügten Kanälen

• Gruppieren von Sensoren und Festlegen der Anzahl der Gruppen

Beeindruckende Visualisierung
3D-Geometrie mit Animation

Eine flüssig bedienbare 3D-Geometrie mit Animation ist perfekt in die Module Modal Test und Modal Analyse integriert und bietet alles, was zum Erstellen eines 3D-Modells Ihrer Strukturen erforderlich ist.

Mit dem Geometrie-Editor können Sie schnell einfache 3D-Strukturen zeichnen sowie komplexere Modelle im UNV-Dateiformat importieren. Die Geometrie der gemessenen Struktur wird durch Objekte, Linien oder Punkte definiert. Der Geometrieeditor unterstützt parallel mehrere kartesische und zylindrische Koordinatensysteme, ideal zum Zeichnen kreisförmiger Objekte.

Durch Interpolation nicht gemessener Punkte können Strukturen in allen drei Richtungen animiert werden. Sie haben die Möglichkeit, die verschiedenen Schwingmoden zu animieren und die unverzerrte Struktur darüberzulegen, um zu sehen welche Punkte sich tatsächlich bewegen. Dies ergibt eine umfassende visuelle Darstellung der strukturellen Dynamik.

Die Farbe der Punkte in der Geometrie ändert sich während der Messung zur leichteren Identifizierung der aktuellen Anregungs- und Antwortpunkte. Die Geometrie kann per Mausklick in verschiedenen Projektionen dargestellt werden:

• 3D-Perspektive

• Orthogonale 3D-Ansicht

• 2D-Projektionen von verschiedenen Seiten

Nachbearbeitung
durch gespeicherte Rohdaten

Die Datenerfassungssoftware DewesoftX speichert immer Rohwerte der gemessenen Daten. Dies ermöglicht Offline-Berechnungen unter Verwendung der Rohsignale von den Beschleunigungssensoren und Hammer- (oder Shaker-) Anregungspunkten.

Dies ist sehr praktisch, wenn einige zusätzliche Berechnungen durchgeführt werden müssen, ohne dass der gesamte modale Testaufbau wiederholt werden muss.

Daten exportieren
Zur weiteren Analyse

Alle gemessenen Daten können in eine Vielzahl von Standarddateiformaten exportiert werden. Zu den gebräuchlichsten und verfügbaren Standarddatenformaten gehören UNV/UFF, Diadem, Matlab, Excel und Text (CSV). Aber DewesoftX enthält noch mehr Formate.

Übertragungsfunktionen können separat nach Real-, Imaginär-, Amplituden-Anteil oder Phase exportiert werden.

Das Universal File Format (auch bekannt als UFF- oder UNV-Format) ist in der Modalanalyse weit verbreitet. Je nach Header kann es entweder Übertragungsfunktionen, Kohärenz, Geometrie usw. oder verschiedene andere Daten enthalten. Wir fügen einen modifizierten UNV/UFF-Export hinzu, der speziell für Modaltests erstellt wurde.

Sehen Sie sich die vollständige Liste der unterstützten Exportdateiformate an.

Betriebsschwingformen (ODS)

Operating Deflection Shapes (ODS) ist eine einfache Möglichkeit, dynamische Analysen durchzuführen und zu sehen, wie sich eine Maschine oder Struktur unter ihren Betriebsbedingungen bewegt. Bei ODS-Tests werden keine künstlichen Kräfte angewendet, und es werden nur Reaktionsvibrationssignale gemessen.

Bei der ODS-Analyse wird die Struktur wie im realen Betrieb nur durch die Maschine selbst angeregt. Die Frequenz-ODS ist die einfachste Methode, um zu sehen, wie sich eine Maschine oder Struktur während ihres Betriebs bei einer bestimmten Frequenz bewegt, mit der Zeit-ODS sieht man wahlweise die Überlagerung aller Frequenzen.

Die DewesoftX Modal Suite unterstützt ODS-Tests. Bei Frequenz-ODS muss einer der Beschleunigungssensoren als Anregungsreferenzsignal und die anderen Sensoren als Antwortsensoren definiert werden. Die Animation kann wie gewohnt angezeigt werden, funktioniert jedoch in Bereichen mit guter Kohärenz am besten.

ODS wird erfolgreich zur Überwachung von Maschinen und im Tiefbau, sowie an Brücken, Gebäuden und anderen Bauwerken eingesetzt, die mit künstlichen Kräften schwer anzuregen sind.

Zukunftssichere Investition

Modaltests und Modalanalysen von Dewesoft sind eine großartige Investition in Ihre Zukunft. Unsere Lösungen werden ständig verbessert und regelmäßig kommen neue Funktionen hinzu. Alle Updates der Modaltest-Softwaresuite sind kostenlos.

Unsere branchenführende 7-Jahres-Garantie auf Datenerfassungssysteme von Dewesoft bedeutet sorgenfreie Messungen für Sie. Wir setzen uns dafür ein, dass sich Ihre Investition in unsere Messgeräte lohnt – selbst wenn das Unerwartete eintritt.

Zusammen mit erstklassiger Datenerfassungstechnologie bietet Dewesoft die beste Modaltest- und Modalanalyselösung, die Sie für Ihr Geld kaufen können.