Design of Viscous Dynamic Vibration Absorber for a Vertical-Axis Wind Turbine

Kouroussis, Georges; Fekih, Lassaad Ben; Bottieau, Jean-Yves; Verlinden, Olivier

doi:10.1115/detc2012-70169

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“…The beam was excited using a broadband random signal when clamped to the shaker's armature. The natural frequencies, mode shapes and damping ratios were determined using EasyMod algorithms [16]. Despite the benefits of full-field displacement, managing the huge amount of data generated by DIC is a challenge to modal identification.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Full-field modal analysis during base motion excitation using high-speed 3D digital image correlation

Molina-Viedma

López‐Alba

Felipe-Sesé

et al. 2017

Meas. Sci. Technol.

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In recent years, many efforts have been made to exploit full-field measurement optical techniques for modal identification. Three-dimensional digital image correlation using high-speed cameras has been extensively employed for this purpose. Modal identification algorithms are applied to process the frequency response functions (FRF), which relate the displacement response of the structure to the excitation force. However, one of the most common tests for modal analysis involves the base motion excitation of a structural element instead of force excitation. In this case, the relationship between response and excitation is typically based on displacements, which are known as transmissibility functions. In this study, a methodology for experimental modal analysis using high-speed 3D digital image correlation and base motion excitation tests is proposed. In particular, a cantilever beam was excited from its base with a random signal, using a clamped edge join. Full-field transmissibility functions were obtained through the beam and converted into FRF for proper identification, considering a single degree-of-freedom theoretical conversion. Subsequently, modal identification was performed using a circle-fit approach. The proposed methodology facilitates the management of the typically large amounts of data points involved in the DIC measurement during modal identification. Moreover, it was possible to determine the natural frequencies, damping ratios and full-field mode shapes without requiring any additional tests. Finally, the results were experimentally validated by comparing them with those obtained by employing traditional accelerometers, analytical models and finite element method analyses. The comparison was performed by using the quantitative indicator modal assurance criterion. The results showed a high level of correspondence, consolidating the proposed experimental methodology.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Full-field modal analysis during base motion excitation using high-speed 3D digital image correlation

Molina-Viedma

López‐Alba

Felipe-Sesé

et al. 2017

Meas. Sci. Technol.

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“…Vibrações, da Faculdade de Engenharia da Universidade de Mons (Kouroussis et al (2012)). Por meio de informações de geometria da estrutura e de seus parâmetros modais, o programa exibe graficamente as formas modais dos n modos analisados.…”

Section: Procedimento Experimentalunclassified

Análise modal de uma estrutura de fundação para máquinas rotativas

Araújo¹

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Esse trabalho detalha o procedimento de análise modal experimental (AME) de uma estrutura metálica, usada como fundação de um sistema rotativo. A AME foi realizada com a estrutura disposta em diversas configurações, a fim de definir a confiabilidade da metodologia empregada, bem como a influência da adição de diversos anexos à estrutura, como caixas de mancal e vigas metálicas. A respeito da extração dos parâmetros modais é necessário ressaltar a importância de algumas etapas, como, marcação da estrutura, posicionamento dos acelerômetros e definição dos nós modais. Após a marcação da estrutura e fixação dos acelerômetros, utilizando um martelo de impacto todos os pontos da estrutura foram excitados. A fase posterior, ou pré-processamento dos dados, agrupou todas as informações acerca da geometria da estrutura e do posicionamento dos acelerômetros, pois o referencial adotado deve ser empregado em todas as etapas do processo. Como os acelerômetros utilizados são do tipo uniaxiais, essa etapa também é importante para definir os nós modais por meio do agrupamento das informações de três acelerômetros fixados em direções diferentes. Os parâmetros modais foram extraídos utilizando a função modalfit, do Matlab ® . Essa função utiliza as funções de resposta em frequência (FRF's) do sistema, dando a possibilidade de escolha do tipo de metodologia para extração dos parâmetros modais. Por fim, com a utilização do pacote EasyANIM, plugin utilizado no software Matlab ® , foi possível visualizar os respectivos modos de vibrar da estrutura.Esse plugin, por meio de informações de geometria da estrutura e de seus parâmetros modais, é capaz de exibir graficamente as formas modais dos modos analisados por cada acelerômetro. O procedimento de AME empregado nesse estudo se mostrou eficaz e confiável na obtenção dos parâmetros modais de uma estrutura metálica de fundação. O estudo permitiu inferir que o aumento da rigidez de uma estrutura de fundação impacta no aumento das suas frequências naturais. O mesmo acontece quando se compara as frequências naturais de uma estrutura livre-livre e engastada.Em relação as formas modais, quando adicionados elementos de geometria complexa à estrutura, acontecem combinações das formas modais da fundação com tais elementos. A alteração de massa e rigidez, por meio da adição de vigas metálicas à fundação, promovem um aumento da rigidez no sentido longitudinal da estrutura, impactando tanto nas formas modais quanto na primeira frequência natural. Outra contribuição significativa deste trabalho é a documentação dos procedimentos experimentais.

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“…Since the Q have to be determined at frequency point ω k , the value of ω k is required to derive first, where a sophisticated MATLAB/SciLab-based toolbox for the experimental modal analysis developed in [69], which uses the experimental data to derive the resonance frequency and quality factor, is used to plot the modal impedances in the polar plots as shown in Fig. 4.12 and Fig.…”

Section: Remark (Importance Of Phase Information On the Quality Facto...mentioning

confidence: 99%

Modeling of Large-Scale Power Electronics Based Power System

Chou¹

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Design of Viscous Dynamic Vibration Absorber for a Vertical-Axis Wind Turbine

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Full-field modal analysis during base motion excitation using high-speed 3D digital image correlation

Full-field modal analysis during base motion excitation using high-speed 3D digital image correlation

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