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The modal analysis of a pipe elbow with realistic boundary conditions

Carneiro, J.O.; Melo, F.J.M.Q. de; Rodrigues, J.F.D.; Lopes, H.; Teixeira, Viriato
Fonte: Elsevier Publicador: Elsevier
Tipo: Artigo de Revista Científica
ENG
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66.07%
A vibration analysis for the determination of the natural frequencies and the associated eigenmodes of a pipe elbow with end-flanges or tangent terminations was performed. A numerical investigation of this problem was achieved with a semi-analytic definition finite ring element and a commercial finite element code. To assess the accuracy of the numerical solution for the elbow vibration, an experimental modal analysis was performed on a curved and on a straight pipe. The responses were processed by a data acquisition system which performs a fast Fourier transform on the time histories to convert them from a time to frequency domain, these leading to the extraction of natural frequencies and mode shapes associated with the test-specimen. The results were compared with the corresponding ones from the numerical approach and discussion about the results completes the paper.

Monitoring historical masonry structures with operational modal analysis: two case studies

Ramos, Luis F.; Marques, Leandro; Lourenço, Paulo B.; Roeck, G.; Costa, Alfredo Campos; Roque, João C. Almendra
Fonte: Elsevier Publicador: Elsevier
Tipo: Artigo de Revista Científica
ENG
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66.25%
The paper addresses two complex case studies of modal and structural identification of monuments in Portugal: the ClockTower of Mogadouro and the Church of Jerónimos Monastery, in Lisbon. These are being monitored by University of Minho with vibration, temperature and relative air humidity sensors. Operational modal analysis is being used to estimate the modal parameters, followed by statistical analysis to evaluate the environmental effects on the dynamic response .The aim is to explore damage assessment in masonry structures at a nearly stage by vibration signatures, as a part of a health monitoring process that helps in the preservation of historical constructions. The paper presents the necessary preliminary dynamic analysis steps before the monitoring task, which includes installation of the monitoring system, system identification and subsequent FE model updating analysis, automatic modal identification and investigation of the Influence of the environment on the identified modal parameters.

Análise estática não linear plana de pontes estaiadas e determinação das frequências naturais e modos de vibração; Nonlinear static analysis of plane cable-stayed bridges and determination of natural frequencies and vibration modes

Moreira Filho, Carlos Augusto
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 27/03/2014 PT
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56.32%
As pontes estaiadas são exemplos de estruturas esbeltas e flexíveis onde a capacidade de utilização dos materiais tem grande importância. Neste sentido, para garantir a melhor utilização dos materiais envolvidos (aço e concreto, por exemplo), é preciso determinar as forças de protensão aplicadas aos cabos. A melhor distribuição dos momentos fletores no tabuleiro de ponte é aquela obtida com uma viga contínua. Pontes estaiadas fornecem apoios elásticos ao tabuleiro. O presente trabalho emprega o método da anulação dos deslocamentos, MAD, para obter as forças axiais a que os cabos estarão submetidos de modo a aproximar o comportamento do tabuleiro ao de uma viga contínua. O método MAD. proporciona uma estrutura economicamente mais viável. O código computacional desenvolvido realiza análises estática e modal por meio do método dos elementos finitos, MEF. A análise estática utilizada é a não linear geométrica, considerando as não linearidades do efeito de catenária do cabo, e dos elementos submetidos à compressão. O material é assumido no campo do regime elástico linear. A ponte é modelada por elementos de treliça plana com módulo de elasticidade de Dischinger, para simular os cabos, e elementos de pórtico plano para os elementos do tabuleiro e da torre. O carregamento da estrutura considera a atuação apenas do peso-próprio dos elementos estruturais. O código computacional desenvolvido permite...

Análise modal operacional: métodos de identificação baseados em transmissibilidade; Operational modal analysis: identification methods based on transmissibility

Gómez Araújo, Iván Darío
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 25/02/2015 PT
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66.3%
O presente trabalho tem como objetivo desenvolver novas alternativas de identificação modal para estruturas sob excitações em condição de operação baseadas em funções de transmissibilidade. Recentes metodologias formuladas sobre conceitos de transmissibilidade têm surgido como alternativa para a identificação de parâmetros modais de estruturas. A identificação nestas metodologias é independente do espectro da excitação, sendo uma vantagem importante com respeito a metodologias anteriores no domínio da frequência que supõem a excitação como ruído branco. Dessa forma, aproveitando os diferentes trabalhos dirigidos a avaliar parâmetros modais com uso da transmissibilidade, são propostas três novas alternativas. A primeira delas propõe a decomposição de valores singulares sobre matrizes de funções de transmissibilidade escalar com densidade espectral para estimar frequências naturais e modos de vibração. A segunda alternativa propõe o conceito de funções de transmissibilidade multivariável com diferente referência para a identificação modal. E a terceira introduz uma melhora na primeira alternativa incluindo a possibilidade da estimação de taxas de amortecimento. Uma ferramenta computacional para a análise modal é desenvolvida como apoio para as simulações numéricas de verificação das metodologias de identificação modal propostas. Diferentes exemplos numéricos com uma viga submetida a excitações de ruído colorido mostram que os métodos propostos são capazes de identificar parâmetros modais sem a introdução das frequências adicionais devido às excitações de ruído colorida utilizadas. Além disso...

Real-time estimation of transmission line impedance based on modal analysis theory

Asti, G. A.; Kurokawa, S.; Costa, E. C M; Pissolato, J.
Fonte: Universidade Estadual Paulista Publicador: Universidade Estadual Paulista
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência
ENG
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66.07%
The objective of this paper is to show a methodology to estimate the longitudinal parameters of transmission lines. The method is based on the modal analysis theory and developed from the currents and voltages measured at the sending and receiving ends of the line. Another proposal is to estimate the line impedance in function of the real-time load apparent power and power factor. The procedure is applied for a non-transposed 440 kV three-phase line. © 2011 IEEE.

Proposal of a simplified process to correct the phase decoupling using modal analysis

Costa, E. C M; Kurokawa, S.; Pissolato, J.
Fonte: Universidade Estadual Paulista Publicador: Universidade Estadual Paulista
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência
ENG
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66.28%
Modal analysis is widely approached in the classic theory of transmission line modeling. This technique is applied to model the three-phase representation of conventional electric systems taking into account their self and mutual electrical parameters. However the methodology has some particularities and inaccuracies for specific applications which are not clearly described in the basic references of this topic. This paper provides a thorough review of modal analysis theory applied to line models followed by an original and simple procedure to overcome the possible errors embedded in the modal decoupling through the three-phase system modeling. © 2012 IEEE.

Contribuição a teoria e pratica da analise modal acustica experimental; A contribution to the theory and practice of experimental acoustic modal analysis

Gustavo Dalben Rossetto
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 22/08/2001 PT
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66.3%
Neste trabalho uma geometria simples (cavidade retangular) é usada para o estudo da metodologia aplicada na análise modal acústica. Modelos analítico e numérico são desenvolvidos para a comparação com os resultados experimentais. Três tipos de dispositivos de excitação do sistema acústico foram construídos. Um baseado num pistão conectado a um shaker, e outros dois usando um alto-falante do tipo driver. O primeiro atuador usando o driver é similar ao modelo desenvolvido por um projeto europeu, onde um tubo flexível com uma terminação instrumentada com um microfone é usado para a condução da excitação acústica. O segundo atuador baseado no uso do driver também usa um tubo flexível, mas este é instrumentado com dois microfones em sua terminação. O comportamento destes dois últimos atuadores em termos de aceleração de volume (essencial para a análise modal acústica experimental) e de potência ativa (necessária para Análise Estatística de Energia Experimental) sendo injetados no meio são investigados. A análise modal experimental da cavidade retangular é realizada e um método que utiliza a transformada de Fourier espacial multidimensional do campo de pressão medido é proposto para-a construção do campo de deslocamento de partícula para a visualização do modo acústico; In the present work...

Análise modal vibroacústica da caixa de ressonância de uma viola caipira; Vibroacoustic modal analysis of a Brazilian guitar resonance box

Guilherme Orelli Paiva
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 28/02/2013 PT
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66.15%
Atualmente, um importante aspecto da pesquisa em acústica musical consiste em relacionar propriedades físicas mensuráveis de um instrumento musical e a avaliação subjetiva de sua qualidade sonora ou tonal. Tem sido necessário, portanto, o desenvolvimento de métodos analíticos e numéricos para previsão do comportamento vibroacústico do instrumento, possibilitando a determinação de parâmetros objetivos que possam ser usados para controlar a sua qualidade tonal. Dessa forma, o presente trabalho realiza análises modais acústica, estrutural e vibroacústica (acoplamento entre fluido e estrutura), calculadas pelo método de elementos finitos (MEF), com o objetivo de determinar o comportamento dinâmico da caixa de ressonância da viola em termos de frequências naturais e as correspondentes formas dos modos. Primeiramente, é apresentado um modelo simplificado, que despreza as estruturas internas de reforço, mas adota as dimensões principais de uma viola real. Depois o mesmo modelo foi expandido, sendo acrescentados os reforços internos, porém com dimensões ainda aproximadas. Por fim, o terceiro modelo foi elaborado em relação às dimensões de uma viola real e seus respectivos reforços internos. Com isso, também foram realizados procedimentos experimentais a fim de verificar as capacidades e limitações do método computacional empregado. Finalmente...

Efeito dos modos espúrios na análise modal e em esquemas de propagação de feixes na modelagem de guias de onda por elementos finitos; The impact of spurious modes in the modal analysis and bpm schemes for the fem modeling of optical waveguides

Luciano Prado de Oliveira
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 28/02/2013 PT
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66.25%
Este trabalho apresenta um estudo dos efeitos dos modos espúrios na análise modal e em esquemas de propagação de feixes na modelagem de guias de onda por elementos finitos mistos. A presença dos modos espúrios no espectro das matrizes de elementos finitos é investigada e discutida a partir de uma formulação alternativa para a análise modal em guias de onda bidimensionais, onde a condição de divergente nulo é imposta inicialmente na equação vetorial de onda. Um novo esquema de propagação de feixes é proposto substituindo a componente longitudinal da equação vetorial de onda pela equação de Gauss e uma análise do efeito dos modos espúrios sobre os esquemas de propagação de feixes é realizada. Testes computacionais de convergência e estabilidade dos novos esquemas de propagação de feixes, assim como dos esquemas convencionais, são apresentados.; This work shows a study of the effects of spurious modes in the modal analysis and in beam propagation schemes based on finite element mixed for modeling bidimensional waveguides structures. The presence of spurious modes in the spectrum of the finite element matrices is investigated and discussed from an alternative formulation for modal analysis of two-dimensional waveguides...

Caracterização de um ensaio de análise modal recorrendo a leitura sem contacto; Characterization of modal analysis test using non-contact technique

Braga, Carlos André da Silva Teles
Fonte: Universidade do Minho Publicador: Universidade do Minho
Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Publicado em //2014 POR
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66.25%
Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica (área de especialização em Conceção de Estruturas); Ao longo das últimas décadas, a preocupação com os efeitos das vibrações nos mais diversos tipos de estruturas tem vindo a aumentar. Ao longo deste tempo, para combater os efeitos indesejados das vibrações, tem sido desenvolvidos novos métodos e técnicas que ajudam a prever o comportamento dinâmico das estruturas, permitindo que se diminua os efeitos por estas causado. É neste contexto que se insere o desenvolvimento deste trabalho. Ao longo deste documento pretende-se desenvolver o estudo sobre um equipamento utilizado para a medição de vibrações, o vibrómetro laser. O objetivo deste trabalho foi realizar e caracterizar um ensaio experimental de análise modal com a utilização do vibrómetro laser. É também pretendido a exploração da funcionalidade diferencial do laser, a qual permite obter leituras diferencias entre dois objetos diferentes. Para tal utilizaram-se um conjunto de três placas metálicas, todas com características dinâmicas diferentes, essencialmente para validar a funcionalidade diferencial do laser. Inicialmente os três componentes foram analisados numericamente para posterior comparação com os resultados experimentais. Após a obtenção das soluções numéricas...

The modal analysis of a pipe elbow with realistic boundary conditions

Carneiro, J.O.; Melo, F.J.Q. de; Rodrigues, J.F.D.; Lopes, H.; Teixeira, V.
Fonte: Elsevier Publicador: Elsevier
Tipo: Artigo de Revista Científica
ENG
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66.07%
A vibration analysis for the determination of the natural frequencies and the associated eigenmodes of a pipe elbow with end-flanges or tangent terminations was performed. A numerical investigation of this problem was achieved with a semi-analytic definition finite ring element and a commercial finite element code. To assess the accuracy of the numerical solution for the elbow vibration, an experimental modal analysis was performed on a curved and on a straight pipe. The responses were processed by a data acquisition system which performs a fast Fourier transform on the time histories to convert them from a time to frequency domain, these leading to the extraction of natural frequencies and mode shapes associated with the test-specimen. The results were compared with the corresponding ones from the numerical approach and discussion about the results completes the paper.; (Not applicable)

Experimental modal analysis of a synthetic composite femur

Rodrigues, J. F. Dias; Lopes, H.; Melo, F. Q. de; Simões, J. A.
Fonte: Springer Publicador: Springer
Tipo: Artigo de Revista Científica
ENG
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66.11%
In this paper we describe the experimental characterization of the modal parameters of a synthetic composite femur model widely used in biomechanical research studies. The objective of the experimental procedure was to identify the natural frequencies and mode shapes of an unconstrained (free-free) femur. The experimental data were compared with the same obtained in an analog study performed with a fresh cadaveric femur bone. Other objective of the study was to investigate modal analysis as a technique to validate a finite element model of a composite femur with isotropic material properties.

Proposta de uma metodologia baseada em análise modal operacional para monitoramento de fim de vida de ferramentas de corte; A Methodology Based on Operational Modal Analysis for Tool Life Monitoring

Meola, Tatiana
Fonte: Universidade Federal de Uberlândia Publicador: Universidade Federal de Uberlândia
Tipo: Tese de Doutorado
POR
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66.26%
Apesar de ter eficiência comprovada, o monitoramento indireto de processos de usinagem pela medição dos níveis de vibrações é muito dependente das condições de operação da máquina e dos níveis de vibração não correlacionados diretamente com o processo de usinagem, tais como vibrações de mancais por exemplo. Uma metodologia alternativa é a utilização de dinamômetros para a medição direta das forças de corte. Porém, devido às dimensões dos transdutores e dificuldades de montagem nem sempre é viável medi-las diretamente no processo produtivo. A estimativa indireta das forças de corte via medição das vibrações da máquina e utilização das técnicas clássicas de identificação de forças dinâmicas tem como inconveniente a dificuldade em se obter um modelo dinâmico confiável. Esta dificuldade se deve ao fato de que as características dinâmicas do sistema variam com a troca de ferramentas e posição do porta ferramentas. Visando minimizar estes problemas, neste trabalho é apresentada uma metodologia baseada na técnica de análise modal operacional (AMO) e método ERA (Algoritmo de Realização de Autosistemas) para fins de monitoramento das condições de ferramentas. A técnica de AMO foi usada para estimar...

Modal Analysis and Synthesis of Broadband Nearfield Beamforming Arrays

Abhayapala, P. Thushara D
Fonte: Universidade Nacional da Austrália Publicador: Universidade Nacional da Austrália
Tipo: Thesis (PhD); Doctor of Philosophy (PhD)
EN
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66.08%
This thesis considers the design of a beamformer which can enhance desired signals in an environment consisting of broadband nearfield and/or farfield sources. The thesis contains: a formulation of a set of analysis tools which can provide insight into the intrinsic structure of array processing problems; a methodology for nearfield beamforming; theory and design of a general broadband beamformer; and a consideration of a coherent nearfield broadband adaptive beamforming problem. To a lesser extent, the source localization problem and background noise modeling are also treated. ¶: A set of analysis tools called modal analysis techniques which can be used to a solve wider class of array signal processing problems, is first formulated. The solution to the classical wave equation is studied in detail and exploited in order to develop these techniques. ¶: Three novel methods of designing a beamformer having a desired nearfield broadband beampattern are presented. ...; yes

Output only based modal analysis of a reduced scale building using digital camera images

Sabino, Danilo Damasceno; Pereira, João Antonio; Abreu, Gustavo Luiz C. M.; Cunha, A.; Caetano, E.; Ribeiro, P.; Muller, G.
Fonte: European Assoc Structural Dynamics Publicador: European Assoc Structural Dynamics
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência Formato: 2185-2191
ENG
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66.28%
The article discusses a proposal of displacement measurement using a unique digital camera aiming at to exploit its feasibility for Modal Analysis applications. The proposal discusses a non-contact measuring approach able to measure multiple points simultaneously by using a unique digital camera. A modal analysis of a reduced scale lab building structure based only at the responses of the structure measured with the camera is presented. It focuses at the feasibility of using a simple ordinary camera for performing the output only modal analysis of structures and its advantage. The modal parameters of the structure are estimated from the camera data and also by using ordinary experimental modal analysis based on the Frequency Response Function (FRF) obtained by using the usual sensors like accelerometer and force cell. The comparison of the both analysis showed that the technique is promising noncontact measuring tool relatively simple and effective to be used in structural modal analysis

Development of modal analysis methodologies for the identification of aerospace structures in operating conditions

GRAPPASONNI, CHIARA
Fonte: La Sapienza Universidade de Roma Publicador: La Sapienza Universidade de Roma
Tipo: Tese de Doutorado
EN
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66.36%
Operational modal analysis differs from traditional experimental modal analysis in that it only requires information of the output responses and the modal parameters (in terms of natural frequencies damping ratios and mode shapes) are estimated under the assumption of white noise excitation. It presents several advantages including the availability of modal properties of structure in operation thus representing a closer picture of the structure and its boundary conditions (which are not that easy to realize in laboratory conditions). However, lack of input excitation force information presents several challenges as well as the proper estimation of the frequency response functions and the accurate evaluation of modal parameters in presence of harmonic components in the excitation. Several methodologies have been developed in the last years as described in this thesis and the main purpose of the research is to assess their application in aerospace such as the rotorcraft technology and the environmental testing. Solutions to the main operational modal analysis limitations are suggested and the implementation of the related algorithms allows the application on several test cases after their validation. Taking advantages of this improving in the experimental analysis capabilities...

Modelagem de sistemas dinamicos atraves da sintese modal de componentes; System's dynamic modelling through of component modal synthesis

Cleudmar Amaral de Araujo
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 20/03/1998 PT
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56.32%
Uma das principais técnicas de modelagem mixta de sistemas complexos ou de grande porte é a técnica de síntese modal. Os vários métodos de síntese modal propostos são formulados sob dois pontos de vista distintos, ou seja, considerando-se o sistema sem amortecimento ou com amortecimento geral. Além disso, surgem inerentes dificuldades na aplicação da metodologia de síntese modal na análise experimental. Neste trabalho é proposto uma técnica de síntese modal generalizada aplicada em sistemas sem amortecimento ou com amortecimento geral. O método utiliza um superconjunto modal de flexibilidade residual, cuja principal aplicação é na síntese modal experimental. O método utiliza um processo de remontagem das subestruturas que otimiza as equações finais da síntese. Propõe-se, também, um novo procedimento, definido como critério de eliminação automática de modos (CEA), que define um índice de qualidade para os modos das subestruturas, indicando quais serão aqueles mais apropriados para serem mantidos nas bases modais. Todas as metodologias propostas no trabalho foram implementadas em um software denominado Programa STRUCT. O método foi testado através de quatro exemplos de simulação. Foi feita uma validação experimental através de uma estrutura construída em escala reduzida...

Mechanical properties of nanocomposite laminated structure and its sensibility to modal analysis procedure

Duarte,Horácio Valadares; Donadon,Lázaro Valentim; Ávila,Antônio Ferreira
Fonte: Associação Brasileira de Ciências Mecânicas Publicador: Associação Brasileira de Ciências Mecânicas
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/03/2014 EN
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66.2%
In this work, tensile and shear modulus, as well as Poisson's ratio of a woven orthotropic nanocomposite plate were determined from vibration data. Plates used in the experiment were 16 layers S2-glass/epoxy composite manufactured by vacuum assisted wet layup. The nanocomposite plate was obtained by adding 0%, 1%, 2%, 5% and 10% nanoclays in weight to the epoxy matrix. A Finite Element model of the composite plate combined with a gradient method was applied to obtain an approximate numerical solution to experimental data in order to estimate the mechanical properties. Two different modal procedures were employed: the Laser Anemometry and Hammer test. A modal analysis was made in both cases to determine structural mode shape and associated frequencies, modal and mechanical properties for different nanoclay composite plates, as well as assessing its sensitivity to Modal Analysis.

Practical application of modal analysis techniques

Perconti, James
Fonte: Rochester Instituto de Tecnologia Publicador: Rochester Instituto de Tecnologia
Tipo: Tese de Doutorado
EN_US
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66.27%
A procedure is presented for applying modern modal analysis tools in the area of structural dynamic design and analysis for the purpose of minimizing the required development time necessary to bring a product to the marketplace. Development time is minimized by reducing the number of design, build, and test iterations required to bring a product concept into production. This is done by using available modal analysis tools in a coordinated manor to generate a good understanding of the behavior of the design in the first development iteration. The finite element method and experimental modal analysis are used for design optimization and design verification. In addition, the finite element method is used to provide information which will ensure good quality results in the experimental stage. The experimental results are then used, with the aid of modal correlation techniques, to refine the finite element model and to eliminate inaccuracies in the model. The refined finite element model is then used to predict the impact of changes to the design which are required in order to fulfill the design's performance requirements. A modal test structure is analyzed and tested, and the results are presented, in order to illustrate the coordinated use of the modal analysis tools.

Modal analysis of a robot arm using the finite element analysis and modal testing

Kolhatkar, Shashank C.
Fonte: Rochester Instituto de Tecnologia Publicador: Rochester Instituto de Tecnologia
Tipo: Tese de Doutorado
EN_US
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66.27%
The objective of the present work was to study the technique of modal analysis using theoretical and experimental methods. A PUMA UNIMATION five axis robot was used as a model. The finite element analysis was performed using MacNeai Schwendler Corporation's NASTRAN code. Intergraph's Rand Micas pre- and post-processor was used to discretize the model and subsequently to display the animated mode shapes after the analysis was done with NASTRAN. The modal testing was performed using Structural Measurement Systems' STAR software and Bruel & Kjaer's instrumentation including a spectrum analyzer, accelerometer and hammer. Due to the size and weight of the structure it was not possible to test it in its free-free condition. Hence it was tested in its supported condition. The results from the two analyses were then compared. The first thirteen modes from both the analyses showed a one-to-one correspondence. The natural frequencies showed a deviation from 1% to 33%. Although the difference of 33% seems large, it was only for one mode which could reflect a computational error. For most of the modes, the variation was less than 10%. The comparison of mode shapes was done by observation of the displayed animated mode shapes. Also, a technique called Modal Assurance Criterion for numerical correlation of mode shapes is discussed. The experimental mode shapes showed an erratic behavior. This was probably due to the nonlinearities in the structure. The causes of the discrepancies between the finite element method and modal testing are discussed in the text. Similar patterns of deflection could be seen in the two analyses.