شناسايي پارامترهاي مودال سازه تحت بار محيطي با استفاده از آناليز پاسخ

Modal parameter identification of a structure subjected to ambient load using output analysis

بسياري از سازه هاي موجود در محيط پيرامون ما، نظير پل ها، ساختمان ها و غيره، تحت نيروهاي محيطي قرار دارند. تحليل ديناميكي چنين سازه هايي به منظور طراحي دقيق و تعمير و نگهداري آن ها ضروري مي باشد. آناليز مودال مي تواند، به عنوان ابزاري قدرتمند، بخش مهمي از تحليل ديناميكي را كه يافتن پارامترهاي مودال مي باشد، انجام دهد. اما وجود مشكلاتي نظير ناشناخته بودن نيروهاي محيطي و دشوار يا غيرممكن بودن اندازه گيري آن ها منجر به استفاده از روش هاي آناليز مودال محيطي شده است كه صرفا با اندازه گيري پاسخ، پارامتر هاي مودال را محاسبه مي كنند. در اين مقاله، پارامتر هاي مودال يك سازه تحت بار محيطي با استفاده از آناليز پاسخ تخمين زده شده است. بدين منظور، در محيط شبيه سازي، پارامترهاي مودال يك تير دو سر گير با استفاده از روش تجزيه فركانسي محاسبه و با نتايج اجزاي محدود مقايسه شده است. سپس به منظور مطالعه تجربي، آزمايش هاي مودال كلاسيك و محيطي بر روي يك نمونه پل كه تحت بار محيطي قرار دارد، انجام و با يكديگر مقايسه شده است. نتايج عددي و تجربي، دقت مناسب روش را در تخمين پارامترهاي مودال سازه نشان مي دهد.

Dynamic analysis of the civil structures such as bridges, towers and buildings is required for their design and maintenance. Modal analysis is a powerful tool to conduct some part of dynamic analysis in determination of the modal parameters in terms of natural frequencies, damping factors and mode shapes. However, excitation of these structures is usually difficult and sometimes impossible. As these structures are usually excited by ambient forces such as wind, this idea is suggested that the structure is modeled considering the natural forces as the inputs. However, the ambient forces are unknown and have a complicated nature to be measured. An alternative approach is using the operational modal analysis concepts in which only the responses are measured and the modal parameters are extracted. In this article Frequency Domain Decomposition(FDD) method is used for identification of modal parameters of a clamped-clamped beam and the results are compared with those of the FEM. The operational modal analysis is conducted on a type of a bridge under ambient forces in a real test and the results are compared with those of the conventional Modal testing. The results confirm that the method is suitable for engineering applications.