Was ist die Modalanalyse?

Die Modalanalyse ist eine Technik zur Untersuchung des dynamischen Verhaltens von Strukturen und Systemen. Sie hilft Ingenieuren dabei, Eigenschwingungen und Reaktionen auf externe Kräfte zu verstehen. Somit können Ingenieure mithilfe dieser Technik Systeme sicherer, effizienter und komfortabler machen.

Häufig nutzen Ingenieure experimentelle Modalanalysen, um die dynamische Reaktion einer Struktur zu messen, an dessen Entwicklung sie gerade arbeiten. Bei der Modalprüfung wird die Struktur mit bekannten Eingangssignalen angeregt und anschließend ihre Reaktion mit Sensoren gemessen. Beispielsweise wird dazu ein Auswirkungstest durchgeführt, bei dem eine Struktur durch einen Schlaghammer angeregt wird und die daraus resultierenden Schwingungen von Beschleunigungsmessern aufgezeichnet werden. Daraufhin werden die gesammelten Daten verarbeitet, um die Eigenfrequenzen des Systems zu ermitteln.

Mit MATLAB^® können Sie eine experimentelle Modalanalyse durchführen, indem Sie Frequenzgangfunktionen, Eigenfrequenzen, Dämpfungsverhältnisse und Schwingungsformen abschätzen.

In der Modalanalyse handelt es sich bei den Eigenfrequenzen um die Frequenzen, mit denen eine Struktur oder ein System natürlich schwingt, wenn es angeregt wird. Schwingungsformen beschreiben die räumliche Verteilung von Verschiebungen und Verformungen, die mit diesen Eigenfrequenzen verbunden sind. Die Signal Processing Toolbox™ bietet Funktionen zur Bestimmung von Frequenzgängen und Schwingungsformen aus experimentellen Daten.

Industrielle Anwendungen der Modalanalyse

Die Modalanalyse ist für viele Produkte und Branchen ein wichtiger Teil des Entwicklungsprozesses:

• Luft- und Raumfahrt: Die Untersuchung der Wechselwirkung zwischen aerodynamischen Kräften und der Strukturdynamik hilft dabei, die Stabilität zu gewährleisten sowie Flattern und andere nachteilige Phänomene zu vermeiden. Durch die kontinuierliche Analyse von Komponenten können Probleme vorhergesagt und erkannt werden, was die Zuverlässigkeit und Sicherheit erhöht.
• Automobilindustrie: Die Reduzierung von Geräuschen, Vibrationen und Rauheit verbessert das Fahrgefühl, den Fahrzeugkomfort und das Fahrgasterlebnis.
• Baugewerbe: Natürliche Phänomene wie Wind und menschliche Aktivitäten wie Gehen und Fahren können große Strukturen wie Brücken und Wolkenkratzer bis zum Versagen in Schwingung versetzen. Für die Sicherheit von Bauwerken ist es wichtig, dass sie richtig gedämpft werden.
• Haushaltsgeräte: Eine sachgerechte Vibrationskontrolle verhindert, dass sich Geräte bewegen und übermäßigen Lärm verursachen.