Desenvolvimento de métodos de identificação de parâmetros modais operacionais usando método de subespaço

Abstract

Resumo: A análise do comportamento dinâmico de estruturas mecânicas consiste em um ramo importante da engenharia. A análise modal experimental (AME) trata do problema da caracterização do comportamento dinâmico estrutural. Basicamente, são calculados os seguintes parâmetros modais: frequências naturais, fatores de amortecimento e modos de vibração natural usando dados experimentais. Estes dados experimentais são oriundos das entradas e saídas medidas em pontos específicos sobre a estrutura. Os tipos de dados que são comumente usados em AME são do tipo função de resposta impulsiva e dados de entrada e saída. Este trabalho propõe o desenvolvimento de um algoritmo que utiliza dados de entrada e saída, como também um algoritmo que utiliza apenas dados de saída, pois algumas vezes a medição da excitação se torna inviável quando não impossível de ser obtida. Esta técnica é conhecida com análise modal operacional (OMA, do inglês operational modal analysis). As aplicações mais comuns dessa abordagem OMA são por exemplo, estruturas civis como pontes, edifícios, guindastes, motores a combustão interna, rotores, etc. Estas estruturas possuem em comum a dificuldade de se medir os dados de entrada. O principal objetivo deste trabalho consiste no desenvolvimento e implementação computacional de técnicas de identificação paramétrica no domínio do tempo, orientadas a subespaços, para dados de entrada e saída, bem como, para dados apenas de saída.

Abstract: The analysis of the dynamic behavior of mechanical structures is an important branch of engineering. The experimental modal analysis (AME) addresses the problem of characterizing the structural dynamics. Basically, the modal parameters calculated are: natural frequency, damping factor and natural vibration modes using experimental data. These experimental data comes from inputs and outputs measures at specific points on the structure. Data types that are commonly used in AME are of the impulse response function and input and output data. This paper proposes the development of an algorithm that uses input and output data, as well as an algorithm that uses only output data, since sometimes the excitement measurement becomes impractical if not impossible to obtain. This technique is known as operational modal analysis (OMA). The most common applications of OMA approach are, for example, civil structures such as bridges, buildings, cranes, internal combustion engines, rotors, etc. These structures have in common the difficulty of measuring the input data.The main objective of this work is the development and computational implementation of techniques of parametric identification in time domain, oriented to subspaces, for input and output data as well as for output data only.