میزان سازی دقیق شکل مودها در آنالیز مودال محیطی

در این پروژه، میزان سازی دقیق شکل مودهای حاصل از آنالیز ارتعاش محیطی با روش تغییر جرم سازه، تحت شبیه سازی و تست قرار گرفت. با اعمال آنالیز حساسیت بر یکی از دقیق ترین روابط میزان سازی شکل مودهای آنالیز مودال محیطی (رابطه برنال)، جرم بهینه برای کمینه کردن خطای میزان سازی ارائه شد. در فصل شبیه سازی مقایسه چند رابطه میزان سازی صورت گرفت. نشان داده شد که رابطه پارلو دارای خطای بالایی است که دلیل آن تقریب تفاضل محدود از نوع مرتبه اول برای حساسیت فرکانس طبیعی و درنظر نگرفتن تغییر شکل مود می باشد. رابطه برینکر و اندرسن نسبت به رابطه پارلو از خطای کمتری برخوردار است اما کماکان فرض عدم تغییر شکل مود باعث ایجاد خطاهایی شده است. درنظر گرفتن تغییر شکل مود موجب کمتر نمودن خطای رابطه برینکر و اندرسن توسعه یافته گشته لیکن اثر تغییرات شکل مودهای بالاتر در نظر گرفته نشده است . در نهایت فرض تغییر شکل مودها در رابطه برنال بکار گماشته شده همچنین تصویر سازی شکل مودهای سازه تغییر یافته بر شکل مودهای سازه اولیه توانست کمترین مقدار خطا را ایجاد نماید. این رابطه نیاز به فرضیات محدود کننده من جمله تغییر فرکانس بالا، تغییر جرم کمتر از 5% و یا ماتریس تغییر جرم متناسب با ماتریس جرم سازه اولیه نداشته و می تواند با دقت قابل قبولی، شکل مودهای بدست آمده از آنالیز مودال محیطی را میزان کند. رابطه برنال نیاز به اعمال تمامی شکل مودهای سازه دارد در حالی که در عمل تعداد محدودی شکل مود در دسترس می باشد. زمانی که تعداد شکل مودهای کمی در محاسبات دخیل باشند، خطای این رابطه بسیار کم می باشد. اما هنگامی تعداد شکل مودهای موردنظر از حدی بیشتر گردد باعث ایجاد خطای نسبتاً قابل ملاحظه ای می گردد چرا که در این رابطه عناصر غیرقطری در نظر گرفته نشده اند. از اینرو بدست آوردن جرمی که بتواند کمترین مقدار خطا در میزان سازی شکل مودها ایجاد نماید مورد مطالعه قرار گرفته است. جرم بهینه برای میزان سازی ارائه شده و در ادامه به منظور بررسی تجربی، یک تیر دو سر آزاد برای تست انتخاب گشته است. بدین منظور ابتدا تیر با روش المان محدود مدل و روش های تجزیه فرکانسی و میزان سازی جرمی بر روی آن شبیه سازی و تیر در شرایط آزمایشگاهی در 4 مرحله، تحت تست قرار گرفت. ابتدا طرح تست با کمک مدل المان محدود سازه، طراحی شده است. سپس به منظور محاسبه دقیق فرکانس های طبیعی و شکل مودهای تیر، تست مودال کلاسیک با تحریک چکش صورت گرفت. سپس تیر با هشت شتاب سنج تحت تست ارتعاش محیطی قرار گرفت و فرکانس های طبیعی و شکل مودهای نامیزان آن محاسبه شد. به منظور میزان سازی شکل مودهای نامیزان، جرم های مد نظر بر روی سازه نصب و تست ارتعاش محیطی تکرار شد. به کمک نتایج حاصل از هر دو مرحله ی تست ارتعاش محیطی، شکل مودها میزان شده و نتایج، دقت مطلوب رابطه را نشان می دهد.