Çalışma şartlarında modal analiz
Operational modal analysis
Yazar: ALEKS KUYUMCUOĞLU
Danışman: PROF. DR. KENAN YÜCE ŞANLITÜRK
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering
Dizin: Modal analiz = Modal analysis ; Tekil değer ayrışımı = Singular value decomposition

Özet:
Çalışma şartlarında modal analiz, yapılar üzerinde sadece titreşim ölçümü yaparak yapıların modal özelliklerini belirlemeyi amaçlamaktadır. Bu yöntem öncelikle inşaat mühendisliği yapılarında (binalar, köprüler, deniz üstündeki yapılar v.b) modal parametreleri (doğal frekans, sönüm, mod şekilleri) bulmada kullanılmaya başlanmıştır. Fakat son zamanlarda bu yöntem mekanik yapılarda da uygulama alanı bulmuştur. Bu metodun en önemli avantajı yapıya herhangi bir kuvvet uygulanmasına gerek duymamasıdır. Bu nedenle bu yöntemin uygulanması sırasında herhangi bir kuvvet sinyalinin ölçülmesine gerek yoktur. Modal parametreleri bulmak sadece cevap (ivme) verilerine dayanmaktadır, dolayısıyla test düzeneğinin kurulma zamanı oldukça kısalmaktadır.Çalışma şartlarındaki modal analiz için kullanılan yöntemlerden birisi Frekans Alanında Ayrıklaştırma (FAA) yöntemidir. Bu tezde sistemin sadece çalışma şartları altındaki titreşimleri kullanılarak sisteme ait modal parametrelerin belirlenmesine yönelik bir çalışma yapılmıştır. Bu yöntem, sistemden elde edilen titreşim verileri (ivme) arasındaki öznel ve çapraz spektrumlarının bulunmasını gerektirmektedir. Frekans Alanında Ayrıklaştırma yönteminin uygulanabilirliği sayısal analizler ve ardından da deneysel çalışmalar ile sınanmıştır. Bu metodun uygulanabilirliğinin en önemli varsayımı sistemin Beyaz Tahrik (White Noise) ile yüklendiği varsayımıdır.Sayısal analizlerden ve deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçlar, çalışma ortamında modal analiz yönteminin kabul ettiği varsayımların geçerli olduğu ortamların yaratılması durumunda uygulanabilir olduğunu göstermektedir. Ancak, bazı yapılarda, özellikle dönel makinelerde (çamaşır makinesi gibi), bu varsayımlar tam olarak sağlanamamakta, bu da sisteme ait modal parametrelerin belirlenmesini zorlaştırmaktadır.

Abstract:
Operational Modal Analysis also known as Output Only Modal Analysis has in the recent years been used for extracting modal parameters (eigenfrequency, mode shape and damping) of civil engineering structures (buildings, bridges, off-shore platforms, etc.) and is now becoming popular for mechanical structures. The advantage of the method is that no artificial excitation needs to be applied to the structure or force signals to be measured. All the parameter estimation is based upon the response signals, thereby minimizing the work of preparation for the test.One of the techniques that is used for Operational Modal Analysis is Frequency Domain Decomposition which is a non-parametric technique. This thesis addresses identifying modal parameters of the system, which is based on utilizing the vibrations of the system under operating conditions. This procedure requires auto and cross spectrums between measured response data. The applicability of the Frequency Domain Decomposition technique is examined using both numerical simulations and experimental studies. An important assumption of this method applicability is that the input to the structure is stationary white noise.The results of the numerical simulations and experimental studies show that method applicability. But some structures especially rotating machineries (washing machine) can add some unwanted harmonics to our system. So this will complicate to find modal parameters of our system.