امروزه با اندازه گیری پاسخ سازه هایی نظیر پل ها، برج ها و ساختمان ها که امکان تحریک و یا اندازه گیری نیروهای وارد به آن ها وجود ندارد، می توان خصوصیات دینامیکی آن ها را شناسایی کرد. بدلیل اندازه گیری پاسخ سازه، این روش ها با عنوان آنالیز مودال فقط پاسخ یا آنالیز مودال محیطی شناخته می شوند. یکی از مشکلات مهم این روش ها، میزان نبودن شکل مودهای حاصل از آنالیز است. شکل مودهای میزان شده برای اجرای تکنیک هایی مانند تشخیص خرابی و یا بروز رسانی مدل مورد نیاز می باشند. در این مقاله با استفاده از آنالیز حساسیت، راهکارهایی برای افزایش دقت میزان سازی شکل مودها ارائه شده است. در اینجا از روش تغییر جرم برای میزان سازی استفاده شده است. به منظور بررسی پارامترهای موثر در دقت میزان سازی، از مدل اجزاء محدود یک ساختمان ده طبقه استفاده شده است. بسامدهای طبیعی و شکل مودهای نامیزان به کمک روش تجزیه بسامدی، محاسبه شده اند. در ادامه شکل مودها، به روش تغییر جرم میزان شده اند و حساسیت نتایج نسبت به میزان تغییر جرم، مکان جرم، تعداد جرم و تعداد شکل مودها مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از این بررسی نشان می دهند به منظور افزایش دقت باید ابتدا میزان تغییر جرم با سعی و خطا بر روی مدل اجزاء محدود به دست آید و سپس به منظور کاهش خطا، جرم در تمام نقاط سازه پخش شود. همچنین برای میزان سازی از رابطه ای استفاده شود، که خطای کمتری را به دنبال داشته باشد.

پیلسوختی پلیمری با توجه به وجود صفحات متعدد با هندسه و خواص مکانیکی متفاوت به عنوان یک سیستم با ساختار پیچیده در نظر گرفته می شود. شناخت این ساختار جهت طراحی پیل سوختی در برابر بارهای دینامیکی وارده مانند شوک و ارتعاش امری ضروری می باشد. در این مقاله، آزمون مودال پیل سوختی 400 وات که از 4 سلول تشکیل شده است انجام گردید و داده های آزمایشگاهی به دست آمده با نتایج شبیه سازی عددی مورد مقایسه قرار گرفت. پیل سوختی مورد نظر در جهات عرضی و طولی تحریک شده و نتایج خروجی سنسورها در چند نقطه ثبت گردید. سپس، با تفسیر نتایج در حوزه زمان و استفاده از روش پاسخ فاز، فرکانس طبیعی عرضی و طولی اول مدل استخراج گردید. نتایج آزمون نشان داد که فرکانس عرضی اول مدل 500 هرتز و فرکانس طولی اول حدود 2500 هرتز است. همچنین، مقایسه فرکانس های به دست آمده از آزمون و تحلیل عددی، اختلاف حداکثر 8 درصد را نشان می دهد. بنابراین، تحلیل عددی مدل با جزئیات کافی می تواند به شکل مناسبی خواص ارتعاشی مدل واقعی را پوشش دهد. همچنین، نتایج نشان داد که با تغییر 45 درصدی خواص هندسی و مکانیکی غشا، فرکانس طبیعی پیلسوختی تقریباً 4% تغییر می بابد. حذف صفحات غشا علاوه بر کاهش تعداد المان های مدل منجر به کاهش قیود تماس نیز می گردد، به طوری که در پیلسوختی مورد نظر هزینه محاسباتی با حذف صفحات غشا در مدل عددی 17% کاهش یافته است.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

در انجام تحلیل های ارتعاشی موتور خودرو بر روی دسته موتورها، دانستن مشخصه های جرمی موتور شامل جرم، موقعیت مرکز جرم و ممان های اینرسی جرمی ضروری است. از آن جا که موتور خودرو دارای شکل هندسی نسبتا پیچیده ای بوده و از اجزاء مختلف با چگالی های متفاوتی تشکیل شده است، تعیین مشخصه های جرمی آن، با چالش های بسیاری مواجه است. به منظور تعیین مشخصه های جرمی موتور خودرو روش های مختلفی وجود دارد که یکی از متداول ترین آن ها استفاده از آنالیز مودال (روش خط جرم) است. در این مقاله، ابتدا روش خط جرم برای یافتن مشخصه های جرمی اجسام صلب ارایه می گردد. به منظور بررسی کارایی و دقت روش مذکور، مدلسازی دینامیکی یک جسم صلب با مشخصه های جرمی معلوم در نرم افزار آدامز صورت می گیرد. به این ترتیب که مطابق تیوری خط جرم، جسم صلب از فنربندی نرم آویزان گشته و در نقاط مختلف به آن نیرو وارد می شود. سپس، با انجام شبیه سازی های آدامز، مقادیر شتاب های متناظر در نقاط متعددی استخراج می گردند. در ادامه، کدنویسی روش خط جرم در نرم افزار متلب انجام شده و نیروهای اعمالی و شتاب های به دست آمده از آدامز در حوزه زمان، به عنوان ورودی به کد متلب وارد شده و با اجرای کد متلب، مشخصه های جرمی جسم صلب محاسبه می گردند. در نهایت، مقادیر مشخصه های جرمی به دست آمده از کد متلب با مقادیر واقعی جسم صلب شبیه سازی شده در آدامز مقایسه شده و دقت روش خط جرم در یافتن مشخصه های جرمی مورد ارزیابی قرار می گیرد.

در این تحقیق پارامترهای مودال کوبنده کمباین درشرایط کاری واقعی تحت بار محیطی با استفاده از آنالیز مودال عملیاتی به شیوه غیر پارامتریک و به روش تجزیه فرکانس تخمین زده شد. کمباین به وسیله موتوروارتعاشات ناشی از قسمت های کاری مختلف تحریک شد و سیگنال های شتاب با استفاده از سنسور شتاب سنج در شش سرعت مختلف کوبنده جمع آوری شد. با بررسی پارامترهای سیگنال شامل میانگین، فاکتور ضربه، جذر میانگین مربعات، انرژی و انتروپی در دورهای مختلف کوبنده مشخص شد این پارامترها در دورrpm 1000 نسبت به دیگر دورها بطور معناداری مقادیر بالاتری دارند. که وجود اغتشاش در این دور را تایید می کرد. بنابراین به بررسی پارامترهای مودال سازه به روش تجزیه فرکانس در دورrpm 1000 پرداخته شد و مدل اجزای محدود از کوبنده طراحی و با اطلاعات به دست آمده از آنالیز مودال تطبیق داده شد. بابررسی محدوده فرکانس های طبیعی وفرکانس های تحریک واحدکوبنده یک فرکانس رزونانس برای موداول سازه موردنظریافت شد که عمده ترین عامل ایجادارتعاش درواحدکوبنده تشخیص داده شد. فراینداصلاح سازه با اضافه کردن دو میله با قطر یک سانتی متر بین دو فلنچ میانی کوبنده انجام گرفت و مشاهده شد موقعیت فرکانس طبیعی مود اول به 08/32 هرتز تغییر یافت. با فاصله گرفتن از فرکانس طبیعی از فرکانس تحریک، شرایط ایجاد پدیده رزونانس ودر نتیجه ارتعاشات کوبنده کاهش یافت.

بسیاری از سازه های موجود در محیط پیرامون ما، نظیر پل ها، ساختمان ها و غیره، تحت نیروهای محیطی قرار دارند. تحلیل دینامیکی چنین سازه هایی به منظور طراحی دقیق و تعمیر و نگهداری آنها ضروری می باشد. آنالیز مودال می تواند، به عنوان ابزاری قدرتمند، بخش مهمی از تحلیل دینامیکی را که یافتن پارامترهای مودال می باشد، انجام دهد. اما وجود مشکلاتی نظیر ناشناخته بودن نیروهای محیطی و دشوار یا غیرممکن بودن اندازه گیری آنها منجر به استفاده از روش های آنالیز مودال محیطی شده است که صرفا با اندازه گیری پاسخ، پارامترهای مودال را محاسبه می کنند. در این مقاله، پارامترهای مودال یک سازه تحت بار محیطی با استفاده از آنالیز پاسخ تخمین زده شده است. بدین منظور، در محیط شبیه سازی، پارامترهای مودال یک تیر دو سر گیر با استفاده از روش تجزیه فرکانسی محاسبه و با نتایج اجزای محدود مقایسه شده است. سپس به منظور مطالعه تجربی، آزمایش های مودال کلاسیک و محیطی بر روی یک نمونه پل که تحت بار محیطی قرار دارد، انجام و با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج عددی و تجربی، دقت مناسب روش را در تخمین پارامترهای مودال سازه نشان می دهد.

اندازه گیری نیروی های تحریک تصادفی سازه های در حین حمل و نقل تحت تحریک های جاده ای و یا ماهواره برهای پرتاب شده تحت تحریک های محیطی جهت شناسایی پارامترهای مودال امری غیرممکن است، از این رو در این پژوهش چالش و هدف ما تعیین خواص مودال سازه ها بدون داشتن نیروی تحریک ورودی و تنها با داشتن پاسخ ها می باشد. در پژوهش هایی که تاکنون در زمینه آنالیز مودال صورت گرفته، توجه کمتری به مقایسه روش های حوزه زمان و فرکانس به خصوص در تعیین میرایی شده است. همچنین تاکنون آنالیز حساسیتی بین تحریک های مختلف نویزسفید، جاروب سینوسی و بررسی تاثیر این تحریک ها بر روش های حوزه زمان و فرکانس آنالیز مودال کارکردی صورت نگرفته است. ابتدا این روش ها بر روی یک مدل گسسته پنج درجه آزادی (جرم، فنر و دمپر) پیاده سازی و صحه سنجی شده است و در نهایت بر روی یک سازه واقعی پیاده سازی صنعتی شده است. این پژوهش نشان می دهد که این روش های تجزیه قادر به استخراج پارامترهای مودال مودهای ابتدایی یک نمونه واقعی هستند. در پایان مقایسه ای بین نتایج به دست آمده صورت گرفته و کارایی هر یک از روش ها مورد ارزیابی قرار گرفته است.