애플리케이션 노트 | 모달 테스트
알루미늄 돔의 LDV 모달 분석
비접촉 LDV 매핑을 통해 경량 알루미늄 돔을 실용적인 모달 테스트 사례로 활용할 수 있습니다. 20Hz에서 925Hz까지의 6개 공진이 전장 진폭 및 위상 맵으로 포착되었으며, 이를 통해 쉘에 질량이나 배선을 추가하지 않고도 노달 구조, 원주 방향 순서 및 주파수 정렬을 확인할 수 있습니다.
6
측정 대역 전반에서 해결된 공진 모드
20~925 Hz
모달 시리즈에서 커버되는 주파수 범위
251
phi = -6.0도에서 +6.5도까지 0.05도 간격의 스캔 프레임
코히어런스 >= 0.71
EHSC 기준 채널 대비 주파수 응답 처리
진폭과 위상을 함께 볼 때 모드 형상이 해석 가능해집니다.
곡면 쉘은 단일 지점 시스템처럼 작동하는 경우가 거의 없습니다. 유용한 모달 데이터는 움직임이 집중되는 위치, 위상 내외로 움직이는 영역, 그리고 모달 차수가 증가함에 따라 노달 경계가 어떻게 진화하는지를 보여주어야 합니다. LDV 스캔은 이러한 시야를 직접 제공합니다. 밝기는 진동 진폭을 나타내고, 색상은 순간 위상을 나타내며, 위상 영역 간의 전환선은 쉘의 노달 구조를 식별합니다. 측정 원리에 대해서는 도플러 기반 레이저 진동 측정을 참조하십시오.
먼저 반노드를 찾으십시오.
밝은 영역은 돔이 가장 강하게 움직이는 곳을 나타냅니다. 어두운 띠는 노드 또는 낮은 응답 영역을 보여줍니다. 주파수가 증가함에 따라 응답은 쉘 주변에서 더 작고 국부적인 로브로 분해됩니다.
동위상 및 역위상 섹터 분리
반대 색상은 반대 방향으로 움직입니다. 맵이 한 색상 계열에서 다른 색상 계열로 전환될 때, 쉘은 노달 라인을 가로지릅니다. 이를 통해 각 모드의 원주 방향 순서를 한눈에 확인할 수 있습니다.
모달 시리즈 전반에 걸쳐 노달 순서 추적
알루미늄 돔은 저주파 지지대 영향 응답에서 명확하게 해결된 원주 방향 쉘 모드로 진행됩니다. 증가하는 노달 복잡성은 실제 쉘 거동을 고립된 응답 피크와 분리하는 데 도움이 됩니다.
기준 기반 FRF 워크플로우를 사용한 돔의 비접촉 스캐닝
테스트 대상은 알루미늄 반구형 돔이었습니다. 가시 표면은 비접촉 방식으로 스캔되었으며, 제어 기준 채널은 주파수 응답 처리 및 코히어런스 스크리닝을 지원했습니다. 0.71 코히어런스 임계값 미만의 결과는 해석에서 제외되었습니다.
- 기술: 비접촉 전장 표면 속도 측정을 위한 스캐닝 레이저 도플러 진동계.
- 기준 처리: 해석 전 코히어런스 스크리닝을 통한 EHSC 제어 채널 대비 주파수 응답 함수.
- 스캔 형상: 251개 측정 프레임에 대해 -6.0도에서 +6.5도까지 0.05도 간격의 Phi 범위.
- 출력: 각 공진 피크에서 dB 단위의 진폭과 -pi에서 +pi까지 라디안 단위의 위상.
6개의 공진은 깨끗한 원주 방향 굽힘 시리즈를 보여줍니다.
왼쪽에서 오른쪽으로 읽으면, 측정된 공진은 저주파 지지대 영향 응답에서 점진적으로 더 미세한 원주 방향 쉘 패턴으로 이동합니다. 60Hz 응답은 이 시퀀스에서 처음으로 명확하게 해결된 구조 모드이며, 4개의 로브를 가진 원주 방향 형상으로 가장 잘 해석됩니다. 이후의 190Hz 및 630Hz 맵은 각각 약 6개 및 10개의 로브로 동일한 경향을 따르며, 최고 주파수 맵은 훨씬 더 미세한 림 스캘럽을 보여줍니다.
쉘 이론은 순서를 설명하고, 주파수 적합성은 스케일을 확인합니다.
구형 및 반구형 쉘에 대한 얇은 쉘 진동 이론은 원주 방향 순서에 따라 응답을 정리합니다. 고차 계열은 쉘 주변에 더 많은 노달 직경을 추가하므로 측정된 맵에서 더 미세한 로빙으로 나타납니다. 스캔은 이 순서를 따릅니다. 첫 번째 구조적 비교는 60Hz 4-로브 응답이며, 이어서 190Hz 및 630Hz 근처의 고차 패턴이 나타납니다. 배경 정보는 NASA의 쉘의 진동 및 조지아 공대/NASA 보고서인 반구형 쉘 응답 및 고유 함수를 참조하십시오.
주파수 확인에는 측정된 외경 278mm, 공칭 쉘 두께 0.70mm, 그리고 E = 69 GPa, 밀도 = 2730 kg/m3, 푸아송 비 = 0.33의 일반적인 알루미늄 특성이 사용되었습니다. 이러한 가정 하에, 축소 차수 모델은 22.5, 63.5, 196.9, 397.6, 665.4, 1000.1 Hz에서 6개의 공진을 예측합니다. 재료를 고정하고 유효 두께만 피팅하면 0.654mm가 되어 시퀀스가 21.0, 59.3, 183.9, 371.4, 621.7, 933.4 Hz로 정렬됩니다.
| 측정된 모드 | 측정값 | 명목 모델, 0.70 mm | 피팅된 두께, 0.654 mm | 피팅 오차 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 20 Hz | 22.5 Hz | 21.0 Hz | +5.1% |
| 2 | 60 Hz | 63.5 Hz | 59.3 Hz | -1.1% |
| 3 | 190 Hz | 196.9 Hz | 183.9 Hz | -3.2% |
| 4 | 380 Hz | 397.6 Hz | 371.4 Hz | -2.3% |
| 5 | 630 Hz | 665.4 Hz | 621.7 Hz | -1.3% |
| 6 | 925 Hz | 1000.1 Hz | 933.4 Hz | +0.9% |
공학적 용도로, 피팅된 두께는 유효 스케일 매개변수 역할을 합니다. 이는 공차, 지지대 준수 및 국부 감쇠 효과를 포착하면서 알루미늄 재료 가정을 고정하여 모델링된 주파수 시퀀스를 측정된 공진의 5.1% 이내로 가져옵니다.
모달 테스트에서 산업용 진동 매핑까지
동일한 비접촉 워크플로우는 작은 쉘 구조에서 더 큰 산업 자산까지 확장됩니다. 완전한 모달 워크플로우는 전장 정량적 모달 분석을 참조하십시오. 밀집 벡터 재구성은 3D 속도장 및 변형률 분석을 참조하십시오. 회전 및 전기 자산에 대한 현장 진단은 WEG 모터 및 변압기 진단 예시를 참조하십시오. 시스템 수준 컨텍스트는 병렬 빔 레이저 RADAR 이점 및 Q2 레이저 RADAR를 참조하십시오. 제조업체 컨텍스트는 WEG를 참조하십시오.
쉘 진동을 유용한 모달 워크플로우로 전환하고 싶으십니까?
부품 형상, 예상 주파수 대역, 여기 제약 조건 및 접근 한계를 가져와 테스트 목표에 맞는 스캔 계획, 참조 전략 및 모달 데이터 세트를 정의하십시오.
