Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Modal analysis of a beam with a metamaterial segment produced using additive manufacturing technology

Ciborowski Tomasz, Wojtczak Erwin, Rucka Magdalena

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2025

|

Vol. 19, no. 8

359--372

EN

The paper focuses on the analysis of the dynamic response of the mechanical metamaterials manufactured using 3D printing technology. A modal analysis of a cantilever beam with a metamaterial segment was conducted to evaluate the influence of the segment geometry on the dynamic parameters of the structure, such as natural frequencies and mode shapes. A method allowing to include the effect of the actual stiffness of the beam support in the numerical model using elastic constraints was also proposed. The significant influence of the geometry of the metamaterial segment on the dynamic behaviour of the tested beam was proved. The research findings provided new insights that are significant for potential applications of metamaterials in civil engineering.

2

The clamping selection method to reduce the vibration of large-size workpieces during the face milling process

Kaliński Krzysztof J., Galewski Marek A., Stawicka-Morawska Natalia, Jemielniak Krzysztof, Mazur Michał R.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2024

|

Vol. 72, nr 2

art. no. e148840

EN

The article introduces a method for selecting the best clamping conditions to obtain vibration reduction during the milling of large-size workpieces. It is based on experimental modal analysis performed for a set of assumed, fixing conditions of a considered workpiece to identify frequency response functions (FRFs) for each tightening torque of the mounting screws. Simulated plots of periodically changing nominal cutting forces are then calculated. Subsequently, by multiplying FRF and spectra of cutting forces, a clamping selection function (CSF) is determined, and, thanks to this function, vibration root mean square (RMS) is calculated resulting in the clamping selection indicator (CSI) that indicates the best clamping of the workpiece. The effectiveness of the method was evidenced by assessing the RMS value of the vibration level observed in the time domain during the real-time face milling process of a large-sized exemplary item. The proposed approach may be useful for seeking the best conditions for fixing the workpiece on the table.

3

Experimental research on the vibration characteristics of canvas and primed canvas of paintings

Gao Yulong, Ziegler Pascal, Heinemann Carolin, Hartlieb Eva, Eberhard Peter

Archive of Mechanical Engineering

|

2023

|

LXX, nr 3

333--350

EN

Paintings inevitably bear severe mechanical loads during transportation.Understanding the dynamic characteristics of paintings helps to avoid damage during transportation and to effectively slow down their aging.In this contribution, the vibration characteristics of canvas and primed canvas of paintings and their influencing factors are studied experimentally.For this reason, two dummy paintings with canvas in a common orientation and a tilted orientation are investigated, and an experimental setup using an excitation mechanism and a laser Doppler vibrometer is developed.In order to avoid changes of the modal parameters related to humidity or temperature, all experiments were conducted in a climate box.The modal parameters of dummy paintings are identified by means of experimental modal analysis.Also, the difference in modal properties of the two dummy paintings before and after applying the primer are compared.The identified modal parameters are used to reconstruct their eigenmodes.From the identified modal parameters a numerical model is derived, which is then compared to measurements.The comparison shows a good agreement, hence is a hint for the correctness of assuming a modal structure and the quality of the modal parameter identification.Lastly, with the help of the climate box, the influences of humidity and temperature on the eigenfrequencies of dummy paintings are studied.

4

Application of heuristic methods to identification of the parameters of discrete-continuous models

Cekus Dawid, Kwiatoń Paweł, Šofer Michal, Šofer Pavel

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2022

|

Vol. 70, nr 1

art. no. e140150

EN

The article presents the process of identifying discrete-continuous models with the use of heuristic algorithms. A stepped cantilever beam was used as an example of a discrete-continuous model. The theoretical model was developed based on the formalism of Lagrange multipliers and the Timoshenko theory. Based on experimental research, the theoretical model was validated and the optimization problem was formulated. Optimizations were made for two algorithms: genetic (GA) and particle swarm (PSO). The minimization of the relative error of the obtained experimental and numerical results was used as the objective function. The performed process of identifying the theoretical model can be used to determine the eigenfrequencies of models without the need to conduct experimental tests. The presented methodology regarding the parameter identification of the beams with the variable cross-sectional area (according to the Timosheno theory) with additional discrete components allows us to solve similar problems without the need to exit complex patterns.

5

Numerical and experimental analysis of a segmented wind turbine blade under assembling load effects

Yangui Majdi, Bouaziz Slim, Taktak Mohamed, Debut Vincent, Antunes Jose, Haddar Mohamed

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2019

|

Vol. 57 nr 1

85--97

EN

In this paper, numerical and experimental modal analysis of a segmented wind turbine blade assembled with a steel threaded shaft and a nut are presented. The blade segments are built by a 3D printer using ABS material. The experimental modal parameters identification has been achieved using the Eigen system Realization Algorithm (ERA) method for different values of the blade segments assembly force caused by the nut tightening torque. Furthermore, a three dimensional finite element model has been built using DTK18 three node triangular shell elements in order to model the blade and the threaded shaft structure, taking into account the additional stiffness caused by the nut tightening torque. This study covers the blade segments assembly force effects on the rotating blade vibration characteristics. The numerical model is adjusted and validated by the identified experimental results. This work highlights the significant variation of the natural frequencies of the segmented wind turbine blade by the assembling load of the segments versus blade rotating speed.

6

Badania dynamiki konstrukcji wagonu kolejowego

Bednarz Jarosław

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2019

|

R. 20, nr 1-2

142--146

PL

W dzisiejszych czasach przy projektowaniu konstrukcji mechanicznych jednym z podstawowych kryteriów są własności dynamiczne obiektu. Mają one znaczący wpływ na drgania układu, emitowany hałas, wytrzymałość zmęczeniową, sterowalność i stabilność konstrukcji. Najczęściej do opisu dynamiki konstrukcji stosuje się modele strukturalne, które buduje się zgodnie z zasadami metody elementów skończonych. Model strukturalny można wykorzystać do wyznaczenia modelu modalnego będącego zbiorem częstości drgań własnych i odpowiadających im postaci drgań - przez zastosowanie odpowiedniej transformacji współrzędnych modelu. Proces budowy modelu modalnego nosi nazwę analizy modalnej. W artykule przedstawiano sposób przeprowadzenia eksperymentalnych badań modalnych wagonu kolejowego. Celem przeprowadzonych badań była identyfikacja własności dynamicznych w tym częstotliwości i postaci drgań własnych badanego obiektu.

EN

Nowadays, one of the basic criteria of the design of mechanical structures are dynamic properties of the object. They have a significant effect on the vibration, emitted noise, fatigue strength, controllability and stability of the structure. The structural models are most often use to describe the dynamics of the structures. These models are built in accordance with the principles of the finite element method. Structural model can be used to determine the modal model which is a collection of natural frequencies and corresponding mode shapes by an appropriate coordinate transformation model. The construction process is called the modal analysis . The article presented a method of conducting the experimental modal studies of railway car. The aim of the study was to identify the dynamic properties including the frequency and mode shapes of the object.

7

Free vibrational analysis of rectangular ducts with different joint conditions

Jade N., Venkatesham B.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2018

|

Vol. 56 nr 4

1069--1081

EN

Rectangular ducts are fabricated using thin sheets of a metal with different joint conditions. Due to the presence of these joints, ducts deviate from their assumptive ideal shapes. The objective of the present work is to study the effect of different joint conditions and wall thickness on dynamic characteristics of the ducts. Experimental Modal Analysis (EMA) is performed on three rectangular ducts of different joint types. Numerical Modal Analysis (NMA) is also performed by considering that the ducts are of ideal rectangular shape (without joint condition). Correlation analysis is performed between EMA and NMA in terms of Modal Assurance Criteria (MAC), Relative Frequency Difference (RFD) plots and auto-MAC. It is observed that natural frequencies are in good agreement but there is a discrepancy in mode shapes.

8

Eksperymentalna analiza modalna profilu stalowego wypełnionego polimerobetonem

Całka P., Lis K.

Stal, Metale & Nowe Technologie

|

2017

|

nr 9-10

33--37

PL

W artykule przedstawiono badania związane z hybrydowymi korpusami obrabiarek. W ramach badań przeprowadzono eksperymentalną analizę modalną (wymuszenie impulsowe) dwóch profili stalowych o przekroju prostokątnym. Jeden z profili został wypełniony polimerobetonem, tworząc hybrydowe połączenie stali i betonu żywicznego.

EN

The paper present research of a hybrid machine body. As part of the research experimental modal analysis (impact testing) of two steel profiles was carried out. One of them was filled with polymer concrete creating hybrid connection of steel and resin concrete.

9

Modal identification of dynamic properties of the cylindrical grinder

Pawłowski W., Kępczak N.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2017

|

Vol. 21, nr 1

147--156

EN

In the paper the method of model identification of the cylindrical grinder dynamic properties by means of experimental modal test was described. The method application, hardware solution as well as the procedure of carrying out the identification modal test of the cylindrical grinder was presented. The experiment was performed in order to acquire the frequency response function (FRF) of the cylindrical grinder. Having obtained the experimental FRF, the mathematical model of the response function was created. That mathematical model of the machine tool dynamic behavior can be applied in grinder and grinding holistic model. The conclusions regarding the application aspects of experimental modal analysis in order to identify dynamic properties of the machine tool were drawn.

10

Wykrywanie uszkodzeń węzłów ramy stalowej z wykorzystaniem metody cyfrowej korelacji obrazu

Turoń B., Ziaja D., Miller B.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2017

|

z. 64, nr 2/II

185--198

PL

W artykule pokazano możliwość zastosowania metody wizyjnej, jaką jest metoda cyfrowej korelacji obrazów (ang. Digital Image Correlation, DIC), do identyfikacji uszkodzeń w konstrukcjach budowlanych na przykładzie stalowej ramy dwukondygnacyjnej. W tym celu przeprowadzono pomiary przemieszczeń metodą DIC na wybranym fragmencie ramy obciążonej dynamicznie, dla różnych wariantów uszkodzenia wprowadzanego w połączeniach dolnego rygla ze słupami. Przeanalizowano otrzymane wartości przemieszczeń. Wyniki przeprowadzonego eksperymentu wskazują na duży potencjał w zastosowaniu metody DIC, jako alternatywnej metody pomiarowej, pozwalającej pozyskać dane wykorzystywane np. do detekcji uszkodzeń konstrukcji. W pracy pokazano również możliwość zastosowanie prezentowanego systemu do pomiarów szybkozmiennych.

EN

The paper presents the possibilities of applying the visual measurements (namely Digital Image Correlation method, DIC) in the damage identification of building structures on the example of a two-storey steel frame. For this purpose, displacement measurements were carried out on a selected fragment of the steel frame subjected to a dynamic load, for the various variants of the damage introduced in the column – lower spandrel beam joints of the frame. The obtained displacement values were analyzed. The results of this experiment indicate a high potential of the DIC application as an alternative measurement method, which allows to obtain data used for instance in the damage detection. The paper also shows the possibilities of applying the presented system for fast-change measurements.

11

Eksperymentalna analiza modalna dźwigara kompozytowego FRP z kompozytową płytą pomostową

Piątkowski G., Ziemiański L.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2017

|

z. 64, nr 2/I

303--310

PL

Celem przeprowadzonych badań było ustalenie parametrów dynamicznych dźwigara kompozytowego z kompozytową płytą pomostową, tj. ustalenie częstotliwości drgań rezonansowych, postaci drgań i współczynników tłumienia. Zastosowana eksperymentalna analiza modalna polegała na pomiarze siły wymuszającej oraz rejestracji odpowiedzi konstrukcji w postaci sygnałów przyśpieszeń w wybranych punktach. Posłużono się metodą SIMO (single input – multiple output), tj. wzbudzenie drgań w jednym punkcie, z jednoczesnym pomiarem przyspieszeń w wielu punktach. W badaniach zastosowano wymuszenie harmoniczne zrealizowane za pomocą wzbudnika modalnego.

EN

The purpose of the study was to estimate modal parameters of the composite girder with a composite deck panel. Experimental modal analysis with a SIMO test was used. Dynamic response of the beam to harmonic excitation was measured with numerous of piezoelectric acceleration sensors. The basic frequencies, vibration modes and damping coefficients were found.

12

Experimental modal analysis in research

Żółtowski M., Napieraj K.

Budownictwo i Architektura

|

2017

|

Vol. 16, nr 3

5--12

EN

Experimental modal analysis has grown steadily in popularity since the advent of the digital FFT spectrum analyser in the 1970’s. This days impact testing has become widespread as a fast and economical means of finding the vibration modes of a machine or structure. Its significantly use ascending roles can be seen also in the civil engineering industry [6]. This paper reviews the main topics associated with experimental modal analysis including making FRF measurements, modal excitation techniques, and modal parameter estimation from a set of FRFs.

13

Eksperymentalna analiza modalna kładki dla pieszych

Bednarz J.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2016

|

R. 17, nr 12

817--821

PL

Eksperymentalna analiza modalna pozwala na wyznaczenie częstotliwości drgań własnych, współczynników tłumienia modalnego oraz postaci drgań własnych dowolnej konstrukcji mechanicznej przy wykorzystaniu sterowanego wymuszenia. W artykule przedstawiono sposób przeprowadzenia badań modalnych kładki dla pieszych. Głównym celem prowadzonych badań było wyznaczenie częstotliwości oraz postaci drgań własnych badanego obiektu. W artykule przedstawiono również sposób oceny jakości zarejestrowanych danych pomiarowych oraz ich analizy dla potrzeb estymacji parametrów modalnych badanej konstrukcji kładki.

EN

Experimental modal analysis allows to determine natural frequencies, modal damping ratios and mode shapes of any mechanical structure with application of controllable excitation. This paper presents a method of modal testing of footbridge. The main purpose of the researches was to determine the frequencies and mode shapes of the investigated object. In the paper a method for assessing the quality of the recorded measurement data and methods for its analysis for the estimation of modal parameters are also presented.

14

Teoretyczna i eksperymentalna analiza modalna korpusu obrabiarki

Kępczak N., Pawłowski W.

Mechanik

|

2015

|

R. 88, nr 8-9CD1

194--198

PL

W artykule zaprezentowano teoretyczną i eksperymentalną analizę modalną korpusu obrabiarki. Analiza modalna jest powszechnie wykorzystywaną w praktyce techniką badania dynamicznych właściwości obiektów. Została przeprowadzona w celu porównania wyników teoretycznych z badaniami doświadczalnymi. Wyniki otrzymane na drodze teoretycznej analizy modalnej okazały się wysoce zbieżne z badaniami eksperymentalnymi. Ta weryfikacja modelu teoretycznego z wynikami doświadczalnymi dała podstawy do przeprowadzenia badań, na podstawie których wyciągnięto wnioski na temat dynamicznego zachowania obiektu badań.

EN

The paper presents a theoretical and experimental modal analysis of the machine tool body. Modal analysis is a technique widely used in practice for exploring the dynamic properties of objects. The analysis was carried out in order to compare the theoretical results with experimental studies. The results obtained by a theoretical modal analysis have proven to be highly convergent with experimental studies. The verification of the theoretical model with experimental results gave reasonable grounds to conduct a study based on the revised model. On this basis conclusions about the dynamic behavior of the object of research were drawn.

15

Eksperymentalne badania modalne wagonu kolejowego

Bednarz J.

Logistyka

|

2015

|

nr 3

264--273, CD 1

PL

W dzisiejszych czasach przy projektowaniu konstrukcji mechanicznych jednym z podstawowych kryteriów są własności dynamiczne obiektu. Mają one znaczący wpływ na drgania układu, emitowany hałas, wytrzymałość zmęczeniową, sterowalność i stabilność konstrukcji. Najczęściej do opisu dynamiki konstrukcji stosuje się modele strukturalne, które buduje się zgodnie z zasadami metody elementów skończonych. Model strukturalny można wykorzystać do wyznaczenia modelu modalnego będącego zbiorem częstości drgań własnych i odpowiadających im postaci drgań – przez zastosowanie odpowiedniej transformacji współrzędnych modelu. Proces budowy modelu modalnego nosi nazwę analizy modalnej. W artykule przedstawiano sposób przeprowadzenia eksperymentalnych badań modalnych wagonu kolejowego. Celem przeprowadzonych badań była identyfikacja własności dynamicznych w tym częstotliwości i postaci drgań własnych badanego obiektu.

EN

Nowadays, one of the basic criteria of the design of mechanical structures are dynamic properties of the object. They have a significant effect on the vibration, emitted noise, fatigue strength, controllability and stability of the structure. The structural models are most often use to describe the dynamics of the structures. These models are built in accordance with the principles of the finite element method . Structural model can be used to determine the modal model which is a collection of natural frequencies and corresponding mode shapes - by an appropriate coordinate transformation model. The construction process is called the modal analysis . The article presented a method of conducting the experimental modal studies of railway car. The aim of the study was to identify the dynamic properties including the frequency and mode shapes of the object.

16

Identification of dynamic parameters in the context of diagnostics of steel tank with different level of liquid

Rucka M., Zielińska M.

Diagnostyka

|

2015

|

Vol. 16, No. 1

9--14

EN

The paper presents an experimental study to identify the dynamic parameters of a water-filled tank model. The experimental modal analysis approach involving the excitation at one point of the structure and acquisition of vibrations at selected points distributed over the tank surface allowed to determine the resonance frequencies, mode shapes and damping ratios. The main aim of the research was to examine the influence of the level of liquid on the modal parameters. The experimental study showed that the level of water in the tank had an important impact on the values of natural frequencies and damping ratios.

PL

Praca przedstawia badania doświadczalne przeprowadzone w celu identyfikacji parametrów dynamicznych modelu stalowego zbiornika do przechowywania cieczy. Jako techniki badawczej użyto eksperymentalnej analizy modalnej wywołując drgania obciążeniem impulsowym przyłożonym w jednym punkcie konstrukcji i mierząc przyspieszenia drgań w wybranych punktach rozłożonych na powierzchni zbiornika. W badaniach zidentyfikowano częstotliwości drgań własnych, postacie drgań własnych oraz współczynniki tłumienia. Głównym celem pracy była analiza wpływu poziomu cieczy na parametry modalne zbiornika. W pracy wykazano, że stopień napełnienia cieczą znacząco wpływa na częstotliwości drgań własnych oraz współczynniki tłumienia.

17

The Identification of the Elastic Support System of the Laboratory Truck Crane

Cekus D.

Machine Dynamics Research

|

2014

|

Vol. 38, No. 2

2-15

EN

In the paper the identification of the discrete-continuous model of the laboratory truck crane has been presented. In the theoretical model, the laboratory truck crane has been represented by three member type telescopic boom, hydraulic cylinder of crane radius change and the elastic support system. The free vibration problem of the analyzed system has been only considered in a rotary plane of the laboratory truck crane. For formulating and solving the free vibration problem of the analyzed system the Lagrange multiplier formalism has been employed. The identification of the discrete-continuous model has consisted in the determination of the spring constants substituting the elastic support system. Values of these spring constants have been determined on the basis of the solution of optimization problem and the experimental modal analysis. In optimization problem, the genetic algorithm has been used.

18

Zastosowanie Eksperymentalnej Analizy Modalnej w analizie drgań autobusu miejskiego

Bednarz J., Kurowski P.

Logistyka

|

2014

|

nr 3

447--455

PL

W dzisiejszych czasach przy projektowaniu konstrukcji mechanicznych jednym z podstawowych kryteriów są własności dynamiczne obiektu. Mają one znaczący wpływ na drgania układu, emitowany hałas, wytrzymałość zmęczeniową, sterowalność i stabilność konstrukcji. Najczęściej do opisu dynamiki konstrukcji stosuje się modele strukturalne, które buduje się zgodnie z zasadami metody elementów skończonych. Model strukturalny można wykorzystać do wyznaczenia modelu modalnego będącego zbiorem częstości drgań własnych i odpowiadających im postaci drgań – przez zastosowanie odpowiedniej transformacji współrzędnych modelu. Proces budowy modelu modalnego nosi nazwę analizy modalnej. W artykule przedstawiano sposób przeprowadzenia eksperymentalnych badań modalnych pojazdu miejskiego przeprowadzonych przez autorów. Celem przeprowadzonych badań była identyfikacja własności dynamicznych w tym częstotliwości i postaci drgań własnych badanego obiektu. Wyniki przeprowadzonych badań zostały wykorzystane przez producenta do zwiększenia sztywności konstrukcji nośnej autobusu.

EN

Nowadays, one of the basic criteria of the design of mechanical structures are dynamic properties of the object. They have a significant effect on the vibration, emitted noise, fatigue strength, controllability and stability of the structure. The structural models are most often use to describe the dynamics of the structures. These models are built in accordance with the principles of the finite element method . Structural model can be used to determine the modal model which is a collection of natural frequencies and corresponding mode shapes - by an appropriate coordinate transformation model. The construction process is called the modal analysis . The article presented a method of conducting the experimental modal studies of urban vehicle. The aim of the study was to identify the dynamic properties including the frequency and mode shapes of the object . The results of the research have been used by the manufacturer to increase the stiffness of the supporting structure of the bus.

19

Influence of different random pattern creation forms on the results of experimental modal analysis performed by high-speed digital image correlation

Hagra M., Schrötter M., Lengvarsky P.

Acta Mechanica et Automatica

|

2014

|

Vol. 8, no. 1

22--26

EN

In this contribution an influence of random contrast patterns creation on the quality of the obtained results of experimental modal analysis performed by high-speed digital image correlation is described. Three common forms of random pattern creation were investigat-ed. While the first form was presented by the black speckles printed on white matt vinyl foil and bonded on the sample surface, in the sec-ond and the third case, respectively, the black speckles were sprayed on white sprayed sample surface or on paint white one. For the pur-poses of modal parameters estimation in the form of natural frequencies, mode shapes and damping ratios the program called Modan3D, developed in the authors department, was used. The results obtained by Modan3D were compared with the results achieved by system Pulse specialized for vibration analysis.

20

Application of fibre composites in a spindle ram design

Kulisek V., Janota M., Ruzicka M., Vrba P.

Journal of Machine Engineering

|

2013

|

Vol. 13, No. 1

7--23

EN

When compared to steel or cast iron, carbon fibre composites offer excellent tensile and bending stiffness together with significantly smaller density. Research at the Research centre of Manufacturing Technologies in Prague has been aimed at the application of composite materials in structural parts design. Case studies on spindle rams were performed focusing on the design of experimental composite spindle rams and their benchmarking with reference steel components. The cross-section of both parts was 350x350mm and the length was 1200mm. The first design was made as a thick-walled composite body with a minimal amount of steel. The goal was to achieve static stiffness comparable to a reference steel component of the same size. The second design was manufactured as a hybrid structure composed of fibre composites with cork layers and bonded steel reinforcements. The goal was to improve damping of the structural parts in comparison with the steel components. Results of stiffness and modal properties were obtained from experiments and also using FEA. Experimentally obtained damping ratios of composite and reference steel rams were compared with and without the effect of connection interfaces on damping.