アプリケーションノート | モード試験

アルミドームのLDVモード解析

非接触LDVマッピングにより、軽量なアルミドームを実用的なモード試験の事例へと変換します。20 Hzから925 Hzまでの6つの共振が、全視野の振幅および位相マップとして捉えられました。これにより、シェルに質量を加えたり配線を施したりすることなく、節構造、円周次数、および周波数の整合性を可視化できます。

振幅と位相を同時に見ることで、モードシェイプの解釈が可能になります

曲面シェルが単一点システムのように振る舞うことは稀です。有用なモードデータには、動きがどこに集中しているか、どの領域が同位相または逆位相で動いているか、そしてモード次数が上がるにつれて節の境界がどのように変化するかを示す必要があります。LDVスキャンはその視覚的情報を直接提供します。明るさは振動振幅を、色は瞬時位相を表し、位相領域間の遷移線はシェルの節構造を特定します。測定原理については、ドップラー方式レーザー振動計をご覧ください。

リファレンスベースのFRFワークフローによるドームの非接触スキャン

試験体はアルミ製の半球ドームです。制御リファレンスチャネルが周波数応答処理とコヒーレンススクリーニングをサポートする一方で、可視表面を非接触でスキャンしました。コヒーレンス閾値0.71を下回る結果は、解釈から除外されました。

• 手法非接触の全視野表面速度測定のためのスキャニング・レーザー・ドップラー振動計。
• リファレンス処理EHSC制御チャネルに対する周波数応答関数。解釈前にコヒーレンススクリーニングを実施。
• スキャンジオメトリPhi範囲 -6.0度から+6.5度まで、0.05度刻み、計251測定フレーム。
• 出力各共振ピークにおける振幅（dB）および位相（ラジアン、-πから+π）。

6つの共振が鮮明な円周曲げシリーズを明らかに

左から右に読むと、測定された共振は、低周波の支持構造に影響された応答から、次第に細かくなる円周方向のシェルパターンへと移行します。60 Hzの応答はこのシーケンスで最初に明確に分解された構造モードであり、4ローブの円周形状として解釈するのが最適です。その後の190 Hzと630 Hzのマップも同じ傾向をたどり、それぞれ約6つと10つのローブを持ち、最高周波数のマップではさらに細かいリムのスカラップ状のパターンが見られます。

シェル理論が順序を説明し、周波数のフィッティングがスケールを検証する

球状および半球状シェルの薄肉シェル振動理論では、応答を円周次数によって整理します。高次のファミリーはシェルの周囲により多くの節直径を加えるため、測定マップではより細かいローブとして現れます。スキャンはこの順序に従っています。最初の構造的比較は60 Hzの4ローブ応答であり、その後に190 Hzおよび630 Hz付近の高次パターンが続きます。背景知識については、NASAのVibration of Shellsおよび、ジョージア工科大学／NASAによるhemispherical shell response and eigenfunctionsに関するレポートを参照してください。

周波数チェックでは、測定された外径278 mm、公称シェル厚さ0.70 mm、および一般的なアルミニウムの物性値（E = 69 GPa、密度 = 2730 kg/m3、ポアソン比 = 0.33）を使用しました。これらの仮定の下で、低次元モデルは22.5、63.5、196.9、397.6、665.4、および1000.1 Hzの6つの共振を予測します。材料を固定し、有効厚さのみをフィッティングすると0.654 mmとなり、シーケンスは21.0、59.3、183.9、371.4、621.7、および933.4 Hzに整合します。

工学的な用途において、適合された厚さは有効なスケールパラメータとして機能します。これは、アルミニウム材料の仮定を固定したまま、公差、支持のコンプライアンス、および局所的な減衰効果を捉え、モデル化された周波数シーケンスを測定された共振の5.1%以内に収めます。

モード試験から産業用振動マッピングまで

同じ非接触ワークフローは、小さなシェル構造から大規模な産業資産まで拡張可能です。完全なモードワークフローについては、全視野定量的モード解析をご覧ください。高密度ベクトル再構成については、3D速度場および歪み解析をご覧ください。回転機器や電気資産の現場診断については、WEGモーターおよび変圧器の診断例をご覧ください。システムレベルのコンテキストについては、パラレルビーム・レーザーRADARの利点およびQ2 レーザーRADARをご覧ください。メーカーのコンテキストについては、WEGをご覧ください。