در دو دهه گذشته، آنالیز مودال به دانشی فراگیر با هدف تعیین، بهبود و بهینه سازی مشخصات دینامیکی سازه های مهندسی تبدیل شده است. طراحی امروزی سازه های پیچیده مکانیکی، هوایی و ساختمانی به گونه ای است که علاوه بر مقاومت بالا بایستی دارای وزن کم و قابلیت انعطاف زیاد باشند.
به عنوان مثال، در صنعت خودروسازی تلاش زیادی صرف کاهش وزن بدنه شده است. به منظور کم کردن اثرات اینرسی حین ماموریت در سازه های فضایی، مانند آنتن های ماهواره ای، کاهش وزنی در حد چند گرم نیز حائز اهمیت فراوان است. این نیازهای جدی در طراحی سازه های جدید، پتانسیل بروز ارتعاشات ناخواسته را در این سازه ها افزایش می دهد. از دیگر حقایق زندگی مدرن، تقاضای روزافزون برای سازه های ایمن و قابل اعتماد مطابق با ضوابط وضع شده توسط دولت ها و یا نیاز مشتری می باشد. مدل سازی کامپیوتری به تنهایی قادر به تعیین رفتار دینامیکی سازه نمی باشد، زیرا برخی خواص سازه مانند میرایی و یا خواص غیرخطی از قواعد معمول در مدل سازی پیروی نمی کنند. همچنین، اطلاعات فراتری برای مدل سازی به دلیل عدم قطعیت در شرایط مرزی، مورد نیاز می باشد. پیشرفت های اخیر در تکنیک های تجربی باعث تکامل مقوله مدل سازی با استفاده از خواص تجربی، شده است. بخش مهمی از این تلاش، پیشرفت های حاصل شده در آنالایزرهای تبدیل دیجیتال فوریه بوده است. تکنیک های تجربی توسط آنالیز مودال رشد و تقویت یافته و در مقابل، انگیزه ای قوی برای پیشرفت آنالیز مودال ایجاد کرده اند.
آنالیز مودال چیست؟
آنالیز مودال، فرآیند تعیین خواص ذاتی دینامیکی یک سیستم در قالب فرکانس های طبیعی، ضرایب میرایی و شکل مودها و به کارگیری آنها به منظور ایجاد مدلی ریاضی از رفتار دینامیکی سیستم می باشد. این مدل ریاضی به مدل مودال سیستم و اطلاعات مربوط به مشخصات آن، داده های مودال نامیده می شوند. آنالیز مودال، هر دو مبحث تئوری و تجربی را در بر می گیرد. آنالیز مودال تئوری، بر اساس یک مدل فیزیکی از سیستمی دینامیکی شامل خواص جرمی، سختی و میرایی می باشد. این خواص ممکن است به صورت معادلات دیفرانسیل پاره ای موجود باشند. به کمک تحلیل اجزای محدود مدرن می توان تقریباً هر سازه دینامیکی خطی را گسسته سازی کرد و در نتیجه به طور قابل ملاحظه ای قابلیت و میدان کاری آنالیز مودال تئوریک افزایش یافته است. امروزه آنالیز مودال تجربی کاربردهای گسترده‌ای در تصحیح دینامیک سازه‌ها، بهبود مدل‌های تحلیلی، طراحی دینامیکی بهینه، کنترل ارتعاشات، عیب‌یابی و پایش سلامت سازه‌ها در زمینه‌های مهندسی هوافضا، مکانیک و عمران پیدا کرده است. برای انجام آزمون مودال معمولاً سیستم مورد نظر به آزمایشگاه منتقل شده و پس از شبیه‌سازی شرایط مرزی با اعمال نیروهای تحریک ساخته شده و معین به ارتعاش واداشته می‌شود. سپس با استفاده از پاسخ و نیروی تحریک اندازه‌گیری شده توابع پاسخ فرکانسی محاسبه و از طریق روش‌های مختلف آنالیز مودال، پارامترهای مودال سیستم شامل فرکانس‌های طبیعی، نسبت‌های میرایی و شکل مودها استخراج می‌شود...
جزوه آموزش جامع آنالیز مودال پروفسور سعید ضیائی راد، جزوه ای جامع و بی نظیر از آموزش روش اجزای محدود و آنالیز مودال است که مشتمل بر 19 بخش، در 570 اسلاید، با فرمت Powerpoint و به ترتیب زیر گردآوری شده است:
- بخش 1: مروری بر آنالیز مودال
- بخش 2: تحلیل و تست مودال
- بخش 3: تئوری آنالیز مودال سیستم یک درجه آزادی
- بخش 4: سیستم نامیرا MDOF
- بخش 5: آنالیز مودال سیستم های چند درجه آزادی نامیرا
- بخش 6: سیستم MDOF با میرایی متناسب
- بخش 7: سیستم MDOF با میرایی
- بخش 8: آنالیز مودال سیستم های چند درجه آزادی میرا
- بخش 9: شیوه های پیچیده آنالیز و تست مودال
- بخش 10: ویژگی ها و ارائه MDOF FRF داده
- بخش 11: تکنیک های اساسی اندازه گیری آنالیز و تست مودال
- بخش 12: اندازه گیری تابع پاسخ فرکانسی
- بخش 13: وارون کلی آنالیز و تست مودال
- بخش 14: توابع حالت شاخص
- بخش 15: روش های آنالیز مودال در حوزه فرکانسی
- بخش 16: روش استخراج پارامتر مودال
- بخش 17: مقایسه تست و آنالیز مودال
- بخش 18: پردازش سیگنال های دیجیتال
- بخش 19: برنامه ریزی آزمون
** توجه:
علاوه بر جزوه آموزشی بالا، پروژه آنالیز مودال یک سیستم شش درجه آزادی در حوزه فرکانس با استفاده از نرم افزار MATLAB نیز جهت دانلود قرار داده شده است:
در این پروژه 19 صفحه ای، یک سیستم شش درجه آزادی که می تواند مدلی از یک وسیله نقلیه باشد، در حوزه فرکانس و به روش مودال تحلیل شده است. بعد از محاسبه ماتریس توابع پاسخ فرکانسی آن، بعضی از درایه های این ماتریس ها در مقیاس نیمه لگاریتمی رسم شده اند. همه موارد تحلیل با استفاده از نرم افزار MATLAB انجام شده است. تشکیل ماتریس های جرم و سختی سیستم، با استفاده از مفهوم درایه ای انجام شده است.
** توجه: علاوه بر جزوه آموزشی و پروژه بالا، 2 مقاله با عناوین زیر نیز جهت دانلود قرار داده شده است:
- مقاله 1: طراحی و ساخت چکش تحریک به منظور ارزیابی دینامیکی تیرها و پل ها به کمک چکش طراحی شده مناسب
- مقاله 2: مقایسه روش های رزونانس فازی و جداسازی فازی در تست ارتعاشات زمینی (GVT) سازه های هوایی
جهت دانلود جزوه آموزش جامع آنالیز مودال پروفسور سعید ضیائی راد + پروژه آنالیز مودال یک سیستم شش درجه آزادی در حوزه فرکانس با استفاده از نرم افزار MATLAB + دو مقاله، به لینک زیر مراجعه نمایید:
جهت دسترسی به آموزش های بیشتر در زمینه روش اجزای محدود بر لینک های زیر کلیک نمایید:
