모달 테스트

Modal testing
실험 모달 분석을 수행하기 위한 주요 구성 요소.

모달 시험은 시험 대상 물체의 자연(모달) 주파수, 모달 질량, 모달 댐핑 비율 및 모드 형태를 결정하는 물체의 진동 시험 형식이다.

모달 테스트는 획득 단계와 분석 단계로 구성된다.완전한 공정을 흔히 모달 분석 또는 실험 모달 분석이라고 한다.

모달 테스트를 하는 방법에는 여러 가지가 있지만 임팩트 해머 테스트와 셰이커(진동 테스터) 테스트는 일반적이다.두 경우 모두 에너지가 알려진 주파수 함량으로 시스템에 공급된다.구조적 공진이 발생하는 경우 응답 스펙트럼에서 명확하게 보이는 응답 증폭이 발생한다.반응 스펙트럼과 힘 스펙트럼을 사용하여 전달 함수를 얻을 수 있다.전달함수(또는 주파수 응답함수(FRF))는 모달 매개변수를 추정하기 위해 종종 곡선 형태로 장착되지만, 모달 매개변수 추정 방법에는 여러 가지가 있으며 많은 연구 주제가 되고 있다.


충격 해머 모달 테스트

교환 가능한 팁이 있는 해머 모델.

구조에 대한 이상적인 충격은 완벽한 충격으로, 지속시간이 무한히 적어서 주파수 영역에 일정한 진폭을 야기한다. 이는 모든 진동 모드가 동일한 에너지로 흥분되는 결과를 초래할 것이다.임팩트 해머 테스트는 이를 재현하도록 설계되었지만, 실제로는 해머 스트라이크가 무한히 적은 기간 동안 지속될 수는 없지만 알려진 접촉 시간이 있다.접촉 시간의 지속시간은 의 주파수 내용에 직접적인 영향을 미치며, 접촉 시간이 클수록 대역폭의 범위가 작아진다.해머 끝에 하중 셀이 부착되어 힘을 기록한다.충격 해머 테스트는 소형 경량 구조물에 이상적이지만, 구조물의 크기가 증가함에 따라 신호소음 비율 저하로 인해 문제가 발생할 수 있다.이것은 대형 토목 구조에서 흔히 볼 수 있다.

셰이커 모달 테스트

셰이커는 증폭된 입력 신호에 따라 물체나 구조를 흥분시키는 장치다.모달 테스트에는 여러 입력 신호를 사용할 수 있지만 사인 스위프와 무작위 주파수 진동 프로필은 단연코 가장 일반적으로 사용되는 신호다.

작은 물체나 구조물은 셰이커 테이블에 직접 부착할 수 있다.어떤 종류의 셰이커에서는 종종 피아노 와이어(당기는 힘)나 스팅어(밀는 힘)를 통해 시험할 전기자가 몸에 부착된다.피아노 와이어나 스팅어를 통해 신호가 전달될 때 물체는 충격 시험과 같은 방식으로 반응하며, 일부 감쇠하고 특정 주파수를 증폭시킨다.이 주파수들은 모달 주파수로 측정된다.보통 하중 셀은 흥분력을 얻기 위해 셰이커와 구조물 사이에 배치된다.

대형 토목 구조물의 경우 100kg 이상 무게가 나갈 수 있고 수백 개의 뉴턴의 힘을 가할 수 있는 훨씬 큰 셰이커가 사용된다.회전 질량 셰이커, 전자동 셰이커, 전기 유압 셰이커 등 몇 가지 유형의 셰이커가 일반적이다.회전 질량 셰이커의 경우 힘은 질량과 회전 속도를 아는 것으로 계산할 수 있으며, 전자동 셰이커의 경우 부하 셀 또는 셰이커의 이동 질량에 배치된 가속도계를 통해 힘을 얻을 수 있다.셰이커는 장기간에 걸쳐 구조물에 더 많은 에너지를 공급할 수 있기 때문에 임팩트 해머에 비해 우위를 점할 수 있다.그러나, 문제 또한 도입될 수 있다; 셰이커는 구조의 동적 특성에 영향을 줄 수 있고 윈도우 설정 오류로 인한 분석의 복잡성을 증가시킬 수 있다.

참고 항목

참조