Модальные испытания и анализРешение для испытаний и анализа динамики конструкций

Модальные испытания
Обзор

Модальные испытания и собранные в ходе таких испытаний данные необходимы для проведения модального анализа, на основе которого можно определить динамические характеристики испытуемых конструкций. Кроме того, из них можно вычислить собственные частоты системы, коэффициенты затухания, а также формы мод.

При проведении модальных испытаний вибрацию конструкции можно вызвать искусственными источниками, либо поместить конструкцию в естественные условия и измерить вибрацию конструкции на месте эксплуатации.

Модальные испытания проводятся для:

• устранения неполадок: снижения уровня вибрации или изолирования резонансов от частот возбуждения;

• моделирования сценариев «что, если»: определения потенциальных нагрузок или реакции на сложные возбуждения;

• анализа характеристик составных частей конструкции: прогнозирования динамических характеристик собранных составных частей;

• доработки модели конечных элементов (FEM): утверждения модели путем испытаний на прототипах или ее доработки путем ввода затухания.

Области применения
модальных испытаний и анализа

Модальный анализ распространен в сфере гражданского строительства, аэрокосмической и автомобильной отраслях и применяется для:

• изоляции резонансов от частот возбуждения;

• прогнозирования динамических характеристик составляющих конструкций;

• оптимизации динамических характеристик конструкций (массы, жесткости, затухания);

• прогнозирования откликов на сложные возбуждения;

• ввода затухания в модели конечных элементов;

• обнаружения повреждений и оценки их степени.

Метод MIMO
«Несколько входов, несколько выходов»

Как правило, для проведения испытаний с несколькими вибростендами требуется несколько акселерометров. С помощью комплекта для проведения модальных испытаний Dewesoft сложные конструкции можно возбуждать несколькими вибростендами, при этом собирать и анализировать данные можно с неограниченного количества каналов. 

MIMO («несколько входов, несколько выходов») — надежные и устоявшиеся методы сбора данных АЧХ. Методы MIMO имеют ряд явных преимуществ для измерения и сбора основных модальных параметров, особенно при испытании больших конструкций. 

Основное преимущество использования нескольких вибростендов заключается в том, что энергия входного усилия распределяется по большему количеству участков конструкции. Такой подход обеспечивает более равномерный отклик вибрации по всей конструкции, особенно при испытании больших и сложных конструкций и конструкций с сильным затуханием. 

Случайные, кратковременные случайные и синусоидальные сигналы возбуждения настраиваются с помощью генератора сигналов в меню модального испытания, а для утверждения параметров вибростенда можно использовать функцию множественной когерентности (MCOH).

Измерительное оборудование
для модальных испытаний

Как правило, для проведения модальных испытаний и анализа необходимо следующее оборудование:

• один или несколько возбудителей (модальных вибростендов или ударных молотков);

• динамометрические датчики для сбора входных сигналов возбуждения;

• акселерометры для сбора выходных сигналов отклика;

• система сбора данных для записи результатов;

• компьютер с ПО для модальных испытаний и анализа для выполнения вычислений, визуализации результатов и создания отчетов.

Dewesoft поставляет готовые решения для модальных испытаний и анализа, в комплект которых входит всё вышеперечисленное оборудование. Такие решения описаны ниже.

Этот метод эффективен для глубокого анализа динамики и вибрации конструкций.

Модальные вибростенды
для проведения модальных испытаний

Модальный вибростенд — решение для высокочастотного возбуждения или управляемых сигналами испытаний. Модальные вибростенды Dewesoft компактны и эффективны. Они подойдут для проведения испытаний на частотах до 15 кГц с силой до 440 Н и максимальным ходом 25 мм.

Преимущества:

• положение модального штока можно настроить с помощью якоря со сквозным отверстием;

• легкие, прочные, простые в использовании портативные устройства;

• регулируемое основание значительно упрощает настройку;

• шаг до 25 мм и широкий частотный диапазон.

Модальные вибростенды подойдут для проведения модальных испытаний и получения динамических характеристик конструкций. Широкий ряд моделей вибростендов Dewesoft подойдет для анализа динамических характеристик самых разных конструкций: от электронных плат и составных элементов до крупного оборудования, автомобилей, самолетов и целых зданий.

Быстрая настройка
Автозаполнение

Функция автозаполнения упрощает добавление и удаление каналов возбуждения и отклика при работе с большим количеством каналов. 

Функция автозаполнения подходит для:

• автоматического ввода одноосевых и трехосевых датчиков (каналов отклика);

• выбора индекса начального узла и его шага;

• определения направления и знака добавленных каналов;

• объединения датчиков и определения количества групп.

Потрясающие возможности визуализации
Анимированная 3D-геометрия

Инструменты создания анимированной 3D-геометрии доступны и в модуле модального испытания, и в модуле модального анализа. В них есть всё необходимое для построения 3D-модели конструкции. 

В редакторе геометрий можно быстро построить простые 3D-конструкции, а также импортировать более сложные модели из файлов UNV. Геометрия измеренной конструкции определяется объектами, линиями и точками. Также редактор геометрий поддерживает декартову и цилиндрическую системы координат, а значит, подойдет для построения окружностей.

Конструкции можно анимировать на одной частоте по трем направлениям и интерполировать неизмеренные точки. Также можно анимировать различные формы мод и сравнивать отклонения от невозбужденных форм, благодаря чему динамические характеристики будут представлены максимально полно.

В ходе измерения автоматически меняются цвета точек, что помогает быстро опознать точки возбуждения и отклика. Доступны различные проекции геометрии конструкции:

• 3D, перспективная проекция;

• 3D, ортогональная проекция;

• сочетание нескольких 2D-проекций.

Постобработка
сохраненных необработанных данных

ПО DewesoftX всегда сохраняет необработанные значения измеренных данных, благодаря чему необработанные сигналы с акселерометров и точек возбуждения молотка (или вибростенда) можно вычислить после измерения.

Такой метод удобен для вычисления дополнительных параметров без повторного проведения всего испытания.

Экспорт данных
для последующего анализа

Измеренные данные можно экспортировать в различные стандартные форматы: UNV/UFF, Diadem, Matlab, Excel и текстовый формат (CSV). В DewesoftX доступно еще больше форматов. 

Например, можно экспортировать отдельные части передаточной функции: Real, Imag, Amp или Phase.

Универсальный формат файлов (формат UFF или UNV) широко распространен в модальном анализе. В зависимости от заголовка он может содержать передаточные функции, когерентность, геометрию или другие данные. В DewesoftX доступна усовершенствованная функция экспорта файлов UNV/UFF, разработанная специально для модальных испытаний.

Ознакомьтесь c полным списком поддерживаемых форматов экспортируемых файлов.

Рабочие формы прогиба (ODS)

Рабочие формы прогиба (ODS) — это простой способ выполнить динамический анализ и увидеть, как машина или конструкция движется в своих рабочих условиях. В испытаниях ODS не используются искусственные силы, и измеряются только ответные вибрационные сигналы.

При анализе рабочих форм прогиба структура возбуждается только самой машиной, как и в реальной работе. Частотный ODS — это самый простой способ увидеть, как машина или конструкция движется во время своей работы на определенной частоте.

Пакет DewesoftX Modal поддерживает проведение испытаний рабочих форм прогиба. При использовании частотного ODS один из датчиков ускорения должен быть определен как опорный сигнал возбуждения, а другие датчики — как датчики отклика. Анимация может отображаться как обычно, но лучше всего она работает только в областях с хорошей согласованностью.

ODS успешно используется для мониторинга состояния машин и для таких объектов гражданского строительства как мосты, здания и другие конструкции, которые трудно возбудить с помощью искусственных сил.

Разумное вложение
Полная готовность к будущему

Комплект для проведения модальных испытаний и анализа Dewesoft — разумное вложение в будущее. Мы постоянно совершенствуем наши решения и добавляем в них новые функции, в связи с чем все обновления ПО для модальных испытаний бесплатны.

На все системы сбора данных Dewesoft распространяется 7-летняя гарантия: с ней ваше оборудование исправно прослужит долгие годы. Мы хотим, чтобы ваше вложение в наше оборудование было оправдано. Даже в непредвиденных ситуациях. 

Мы разработали первоклассную технологию сбора данных и применили ее для создания лучшего решения для модальных испытаний и анализа на рынке.