Kokeellisen moodianalyysin jälkikäsittely ominaismuotojen visuaaliseksi tarkastelemiseksi

Kokeellinen moodianalyysi on kokeellinen menetelmä, jolla voidaan selvittää rakenteille ominaista värähtelyä. Työssä oli kolme tavoitetta, jotka pyrittiin saavuttamaan. Ensimmäinen tavoite oli ohjeistuksen luominen rakenteiden ominaismuotojen visuaaliseksi tarkastelemiseksi Lappeenrannan teknillisellä yliopistolla käytettävissä olevilla laitteistoilla ja ohjelmilla. Ohjeistuksen perustana on ajatus siitä, että kokeellinen moodianalyysi saataisiin tehokkaampaan käyttöön koneensuunnittelun opetuksessa. Ohjeistus tehtiin pääasiassa kuvien ja kuvia tukevien selitysten avulla. Työn toisena tavoitteena oli verrata rakenteen ominaisvärähtelyä, kun se oli tuettu vapaasti ja kun se oli tuettu kiinteästi sen luonnolliseen ympäristöön. Taajuuksia verrattaessa huomattiin, että eri tavoin tuetut rakenteet käyttäytyvät eri tavalla, mikä on otettava huomioon, kun tutkitaan kriittisiä värähtelyjä. Ominaisvärähtelyjä voidaan selvittää myös matemaattisesti esimerkiksi äärellisten elementtien menetelmällä. Työn kolmantena tavoitteena oli verrata elementtimenetelmällä ja kokeellisesti saatuja ominaisvärähtelyn arvoja. Elementtimallia pyrittiin tarkentamaan eri parametrejä muuttamalla niin, että ominaistaajuuksien arvot vastaavat mahdollisimman hyvin toisiaan. Tavoite saavutettiin.

Experimental modal analysis is a method to determine the natural vibrations of structures. In this work, there were three main goals. The first goal was to create an instruction for visualizing normal modes using the equipment and software, which are available at Lappeenranta University of Technology. The basic idea for the instruction is to promote better usage of experimental modal analysis in mechanical design education. The instruction was based on commented pictures, illustrations and instructions. For the second goal, structural vibrations were solved when the researched structure was freely suspended in space and fixed to its natural surroundings. When natural frequencies were compared, the supports had a substantial effect on the natural frequencies, which must be taken into account when exploring critical vibrations. Natural vibrations can be determined also by mathematical methods, for example, by the finite element method. The final goal for this work was to compare the natural frequencies solved by the finite element method with the natural frequencies obtained from experimental modal analysis. The model used in the finite element method was supposed to be modified by changing certain parameters. The main goal was to modify the model so the natural frequencies correlate with those obtained from experimental modal analysis. The goal was reached.