Experimentelle Modalanalyse

Mit einer experimentellen Modalanalyse lassen sich Bauteile in Bezug auf ihre strukturdynamischen Eigenschaften, wie Eigenfrequenzen, Dämpfungen und Schwingformen beschreiben. Diese werden auch modale Größen genannt. Kenntnisse über die modalen Größen helfen in der Konstruktionsphase die Schwingformen eines Bauteils zu veranschaulichen und dadurch erste Schwachstellen zu entdecken. Sie sind die Basis für schwingungsoptimierte Konstruktionen oder nachträglich vorzunehmende schwingungsmindernde Maßnahmen.

Experimentelle Modalanalyse – Anregung von Eigenschwingungen mit dem Impulshammer

Bei der experimentellen Modalanalyse werden diese Eigenschwingungen z. B. durch einen Stoß mit dem Impulshammer angeregt und durch Sensoren, meist Beschleunigungsaufnehmer, die Schwingungsantworten der Struktur erfasst.

Die zu untersuchende Struktur wird hierzu weich gelagert oder an Fäden aufgehängt, damit sich die Eigenschwingformen ausbilden können.

Das Verhältnis zwischen der Schwingungsantwort und der Kraftanregung wird durch die Übertragungsfunktion in Abhängigkeit der Frequenz in jedem Freiheitsgrad der Struktur erfasst.

Für schwach gedämpfte Systeme mit isolierten Eigenfrequenzen ergeben sich dann aus den Maxima der Amplitudenfrequenzgänge die Eigenfrequenzen, aus der Breite der Peaks die modalen Dämpfungsparameter.

Des Weiteren ist die Erfassung von Betriebsschwingformen möglich.

Die Betriebsschwingformanalyse unterscheidet sich von der Modalanalyse. Die Struktur wird hierzu an ihren Befestigungspunkten aufgenommen. Zur Anregung der Struktur können unter anderem Shaker genutzt werden. Anhand der erfassten Schwingungsantworten der Struktur können die Betriebsschwingformen dargestellt werden.