Sistemi di Misura per Analisi Modale
L'analisi modale è una tecnica impiegata per determinare le proprietà dinamiche di una struttura o di un sistema, come frequenze naturali, smorzamenti e forme modali. Ampiamente utilizzata in ingegneria meccanica, aerospaziale, civile e automobilistica, è fondamentale per ottimizzare il design, diagnosticare problemi strutturali e prevedere i comportamenti dinamici.
Questa tecnica si avvale di sistemi di misura specifici, composti da sensori, attuatori e software di elaborazione, che permettono di ottenere risultati accurati. Grazie alla combinazione di tecnologie avanzate e metodologie consolidate, l'analisi modale rappresenta uno strumento indispensabile per comprendere e ottimizzare il comportamento dinamico delle strutture in molteplici ambiti applicativi.
Tipologie
Analisi Modale Sperimentale (EMA)
Richiede la misurazione diretta delle risposte di un sistema eccitato artificialmente (shaker o martello strumentato).
Identificazione di forme modali basata sulla funzione di risposta in frequenza (FRF).
Analisi Modale Operativa (OMA)
Basata su eccitazioni ambientali o naturali, senza input controllato.
Utilizzata in strutture civili o grandi infrastrutture.
Analisi Modale Numerica
Calcoli teorici tramite software di simulazione FEM (Finite Element Method).
Validazione con risultati sperimentali.
Componenti
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Accelerometri: I principali strumenti per misurare le risposte dinamiche. Possono variare per sensibilità, gamma di frequenze e dimensioni, adattandosi a diverse applicazioni.
Trasduttori di spostamento: Utilizzati per misurare deformazioni o spostamenti dinamici in specifici contesti.
Laser Doppler Vibrometers (LDV): Per misurazioni non intrusive delle vibrazioni su superfici.
Estensimetri (Strain Gauges): Per misurare la deformazione locale correlata alle vibrazioni.
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Shaker elettrodinamici: Generano vibrazioni controllate con ampiezza e frequenza variabile.
Martelli strumentati: Utilizzati per fornire un input dinamico impulsivo. Sono dotati di un trasduttore di forza per misurare l'entità dell'eccitazione.
Pneumatici o idraulici: Per eccitazioni su larga scala, specialmente in strutture civili.
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DAQ (Data Acquisition Systems): Sistemi hardware in grado di digitalizzare i segnali analogici con alta risoluzione e velocità.
Moduli ADC (Analog-to-Digital Converter): Convertitori con specifiche di precisione per analisi di segnali dinamici dotatidi filtri antialias e campionamento simultaneo fra canali.
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Utilizzati per:
Identificazione modale: Frequenze naturali, smorzamenti e forme modali.
Analisi nel dominio del tempo (IRF) o della frequenza (FRF).
Validazione dei dati misurati tramite curve fitting.
Protocolli di Misura
Preparazione del Sistema
Scelta dei punti di misura e posizionamento strategico dei sensori.
Calibrazione di accelerometri e martelli strumentati.
Definizione delle condizioni al contorno (vincoli e carichi)
Acquisizione Dati
Eccitazione della struttura con tecniche appropriate.
Registrazione della risposta dinamica in tempo reale.
Misurazione di FRF (Function Response Function) o IRF (Impulse Response Function)
Post-elaborazione
Filtraggio e validazione dei dati.
Curve fitting per estrazione dei parametri modali.
Animazione delle forme modali per valutazione visiva.
Prodotti di Riferimento
NVA - Noise Vibration Analyzer
Lo strumento di riferimento per lo studio dei segnali dinamici
NVT - Noise Vibration Tester
Software di Misura Multi-Purpose per Analisi di Fenomeni Acustici e Vibrazionali
NVT-HMS - Health Monitoring System
Sistema integrato per il Monitoraggio di Vibrazioni e Parametri dinamici
Applicazioni
Identificazione delle risonanze in macchine e componenti e diagnostica dei guasti.
Riduzione delle vibrazioni e del rumore (NVH)
Valutazione dinamica di ponti, edifici e infrastrutture.
Studio delle vibrazioni aerodinamiche e delle modalità strutturali in aerei e satelliti.