نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر

نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر

تحلیل حساسیت دینامیکی تیر آلومینیومی دوسر آزاد تحت تحریک ضربه‌ای گذرای چندنقطه‌ای با استفاده از آنالیز مودال تجربی، شبیه‌سازی عددی و مدل‌سازی تحلیلی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 هوافضا،دانشکده تحصیلات تکمیلی،دانشگاه شهید ستاری،تهران،ایران
2 استادیار، دانشکده هوافضا، دانشگاه شهید ستاری،تهران،ایران
10.22060/mej.2026.24330.7861
چکیده
تحلیل دینامیکی نقش مهمی در پیش‌بینی رفتار ارتعاشی سازه‌ها ایفا می‌کند. این پژوهش با هدف استخراج دقیق ویژگی‌های مودال یک تیر آلومینیومی با شرایط مرزی دو سر آزاد، سه رویکرد تجربی، تحلیلی و عددی را به‌صورت تلفیقی به‌کار گرفته است. در بخش آزمایشگاهی، با استفاده از چکش مودال کالیبره‌شده، آزمایش‌هایی در شش نقطه گره‌ای انجام شد و پاسخ‌ها توسط تحلیلگرهای سیگنال ثبت گردید. داده‌های به‌دست‌آمده در نرم‌افزار تخصصی Star با الگوریتم‌های پیشرفته پردازش و پارامترهای مودال با حداقل خطا استخراج شدند. در بخش تحلیلی، مدل‌سازی ریاضی بر اساس معادلات دیفرانسیل سازه‌های الاستیک و درنظر گرفتن میرایی ساختاری، در محیط متلب توسعه یافت. فرکانس‌های طبیعی و بردارهای مودی با تکنیک‌های Peak Picking و Circle Fitting استخراج شدند. همچنین، تحلیل عددی با روش اجزای محدود در آباکوس با مش‌بندی دقیق و المان‌های مرتبه بالا انجام شد. مقایسه نتایج حاصل نشان داد که تطابق فرکانس‌ها در بازه ۰ تا ۱۷۰۰ هرتز با انحراف کمتر از ۰.۰۱٪ حاصل شده است. این پژوهش نشان می‌دهد انتخاب تعداد دقیق نقاط تحریک برای دستیابی به نتایج معتبر ضروری است و روش ارائه‌شده قابلیت تعمیم به سازه‌های پیچیده‌تر را دارد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Dynamic Sensitivity Analysis of a Free-Free Aluminum Beam Under Transient Multi-Point Impact Excitation Using Experimental Modal Analysis, Numerical Simulation, and Analytical Modeling

نویسندگان English

mehrdad karimi 1
Masoud Javadi 2
1 Aerospace, Faculty of Postgraduate Studies, Shahid Sattari University, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Faculty of Aerospace, Shahid Sattari University, Tehran, Iran
چکیده English

Dynamic analysis plays a crucial role in predicting the vibrational behavior of structural systems. This study aims to accurately extract the modal characteristics of a free-free aluminum beam through a synergistic integration of experimental, analytical, and numerical approaches. In the experimental phase, calibrated modal hammer tests were conducted at six nodal positions, and the dynamic responses were captured using precision signal analyzers. The acquired data were processed in the specialized Star software using advanced signal processing algorithms to extract modal parameters with minimal systematic error. In the analytical phase, a mathematical model based on the governing differential equations of elastic structures—accounting for structural damping—was developed in MATLAB. Natural frequencies and mode shapes were identified using Peak Picking and Circle Fitting techniques. Additionally, finite element analysis was carried out in Abaqus, utilizing fine rectangular meshing and high-order hexahedral elements, which demonstrated excellent performance in simulating the system’s vibrational behavior under resonant conditions. Comparison of the results showed strong agreement in the frequency range of 0 to 1700 Hz, with deviations of less than 0.01% when considering the first mode as a rigid-body mode. This study highlights the importance of selecting appropriate excitation points to ensure accurate modal identification and confirms the proposed framework’s potential for analyzing more complex engineering structures.

کلیدواژه‌ها English

modal analysis
impact excitation
Natural frequency
frequency response matrix

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 29 اردیبهشت 1405