ODS 분석이란 무엇입니까?-Operating Deflection Shapes 분석
ODS 분석은 작동 조건에서 구조물의 진동 패턴을 결정하고 시각화하는 것입니다. 이러한 진동 패턴(일명 편향 모양)은 구조적 편향을 나타내는 애니메이션 형상으로 다양한 주파수, 차수 또는 시간 인스턴스로 표시되며 형상의 다양한 점 및 방향 (DOF)에 대한 형상 테이블에 나열됩니다. 진동 값은 가속도, 속도 또는 변위로 피크, 피크 대 피크 또는 RMS 스케일링과 SI 또는 영국식 단위로 표시됩니다.
작동 조건은 예를 들어 기계의 다양한 부품의 회전 속도와 기계 또는 구조물이 노출되는 부하, 압력 및 흐름에 의해 정의될 수 있습니다. 조건을 변경하면 진동 패턴이 달라집니다.
관찰된 진동 신호에는 구조에 작용하는 외부 강제 기능, 내부적으로 생성 된 힘 및 모달 파라미터 변수에 의해 정의된 구조의 동적 속성의 조합이 포함됩니다. 공명에서 힘이 크게 증폭되어 큰 진동 수준이 발생합니다. 이것은 자동차 운전의 불편부터 항공기 및 교량 붕괴와 같은 처참한 결과로 인한 구조적 손상에 이르기까지 모든 것을 초래할 수 있습니다. 결과적으로 구조적 공명 주파수와 힘이 여기에 미치는 영향을 식별하는 것은 ODS 분석을 위한 매우 일반적인 활용법입니다.
ODS 분석에서는 구조체 X I의 출력(ω)을 다양한 DOF에서 관찰합니다. 구조의 동적 특성을 나타내는 외부 및 내부 힘 F(ω) 및 주파수 응답 함수 H(ω)는 측정되지 않습니다.
진동을 측정하고 편향 형태를 시간 함수 또는 특정 주파수 또는 순서로 시각화하면 측정 된 진동 수준을 보는 것보다 잠재적인 문제 또는 설계 고려 사항을 훨씬 더 잘 이해할 수 있습니다. 따라서 엔지니어가보다 최적의 솔루션을 찾는데 도움이 됩니다. 결과적으로 ODS 분석은 종종 많은 사용자에게 구조 역학의 첫 번째 단계입니다.
ODS 분석을 위한 활용 방법
구조의 출력만 측정하기 때문에 ODS 분석은 모든 구조 (선형 또는 비선형)에서 수행할 수 있으며, 모든 유형의 신호 (예 : 고정, 준 정상 또는 비정상)로 익자이터할 수 있습니다. 경계 조건 유형 (프리에서 고정으로). 따라서 ODS 분석을 매우 쉽게 사용할 수 있습니다. 모달 테스트와 달리 올바른 여기 신호 및 경계 조건을 선택하기 위해 사전 테스트 분석이 필요하지 않으며, 측정 중에 임팩트 해머 또는 모달 익자이터를 사용하여 임의적 입력 익자이테이션이 적용되지 않습니다. 그러나 모달 테스트에서와 같이 모델이 생성되지 않기 때문에 다른 조건에서 진동 응답을 예측할 수 없습니다. 따라서 조건이 변경되면 다시 측정해야합니다.
ODS 분석의 사용은 다양합니다. 설계 검증, 목표 설정 및 벤치마킹에서 문제 해결, 품질 관리 및 기계 상태 모니터링에 이르기까지 넓습니다. 일반적인 활용 방법은 다음과 같습니다.
- 강제 응답 시뮬레이션에서 측정된 ODS 데이터와 비교하여 FEM 예측 검증
- 측정된 소음 및 진동 값을 기준 값과 비교
- 구조적 공진이 여기되지 않고 임계 속도가 발생하지 않도록 보장
- 회전 및 고정 부품에서 발생하는 회전 및 구조 소음 및 진동 현상을 각각 식별 및 분리
- 소음 방사와 구조적 진동의 관계
- 과도한 소음 및 진동 감소
- 예를 들어 불균형, 샤프트 정렬 불량 및 덜거덕 거리는 기계 마모 조사
- 도어 슬램, 폭발, 발사 및 발사, 충돌 및 낙하 충격과 같은 일시적인 현상 분석
- 일정하거나 약간 씩 변하는 속도로 작동하는 기계 분석
- 비선형 시스템 분석 및 엔진 런업 / 다운과 같은 주파수 변동 분석 수행
- 해양 구조물의 파도, 건물의 풍하중, 교량에 대한 교통 하중 영향과 같이 주변 힘에 의해 하중을받는 토목 공학 구조물의 모니터링
ODS 분석 유형
ODS 분석은 일반적으로 세 그룹으로 나뉩니다.
- 시간 ODS
시간 ODS는 구조의 진동 패턴을 시간 함수로 조사하는데 사용됩니다. 시간 ODS는 분석된 주파수 범위의 모든 주파수를 포함하며 과도 신호와 같은 고정 또는 비정상 신호에 대해 주어진 시점에서 전체 ODS를 표시하는데 매우 유용합니다. - 스펙트럼 ODS
Spectral ODS는 특정 주파수 또는 주문 구성 요소에 대한 구조의 진동 패턴을 조사하는 데 사용됩니다. 주파수 성분 조사의 경우 FFT 분석이 사용되며 조건이 고정되어 있어야합니다. 주문 구성 요소 조사를 위해 주문 추적이 사용되며, 조건은 예를 들어 약간 변하는 엔진 속도와 같이 약간 유사 할 수 있습니다. 다른 스펙트럼 구성 요소의 ODS가 추출되어 모양 테이블에 표시되고 애니메이션됩니다. - Non-statinary(비고정) ODS
Non-stationary ODS는 회전 속도 또는 시간의 함수로 특정 주파수 또는 주문 구성 요소에 대한 구조의 진동 패턴을 조사하는데 사용됩니다. 결과는 FFT 분석 또는 오더 트래킹을 기반으로 합니다. Non-stationary ODS는 어떤 소음 및 진동 동작이 회전과 관련이 있고 어떤 것이 작동중인 기계의 고정 부품과 관련이 있는지 식별하는데 매우 유용합니다. 엔진이 위아래로 작동하는 런업 / 다운 ODS는 Non-statinary ODS의 자주 사용되는 변형입니다.
자동차 프레임의 BK Connect Time ODS 분석.
진동 패턴을 애니메이션하는 동안 시간 범위를 선택하고 스윕할 수 있습니다. 샘플을 건너 뛰기 위해 데시메이션(decimation) 계수를 적용할 수 있습니다. 다양한 DOF의 진동은 형상 테이블의 개별 시간 인스턴스에서 저장할 수 있습니다.
진동 패턴을 애니메이션하는 동안 시간 범위를 선택하고 스윕할 수 있습니다. 샘플을 건너 뛰기 위해 데시메이션(decimation) 계수를 적용할 수 있습니다. 다양한 DOF의 진동은 형상 테이블의 개별 시간 인스턴스에서 저장할 수 있습니다.
자동차 프레임의 BK Connect Spectral ODS 분석.스펙트럼에서 주파수, 순서를 선택하여 모양이 애니메이션되고 진동 패턴이 모양 테이블에 기록되어 쉽게 검색하고 비교할 수 있습니다. 다양한 DOF에서의 진동은 가속도, 속도 또는 변위로 피크, 피크 대 피크 또는 RMS 스케일링으로 표시될 수 있습니다. SI 또는 영국식 단위를 사용할 수 있습니다.
단순화된 자동차 프레임의 BK Connect Run-up / down ODS 분석.등고선 플롯에서 주파수 / 순서 및 rpm / 시간의 조합을 선택하여 모양이 애니메이션됩니다. 이 경우 FFT 기반 Run-up ODS가 사용되며, 여기서 사선은 차수를 나타내고 수직선은 구조적 공명을 나타냅니다. Spectral ODS의 경우 진동 패턴을 쉐이프 테이블에 문서화할 수 있습니다.
ODS 분석을 위한 기기
구조, 기계의 출력만 측정되므로 ODS 분석을 위한 기기는 비교적 간단하고 저렴합니다. 하드웨어, 측정 및 분석 소프트웨어, 응답 변환기 (일반적으로 가속도계) 및 잠재적으로 타코 프로브가 있는 데이터 수집 시스템으로 구성됩니다. 속도가 약간 다른 기계에서 ODS 분석을 수행하는 경우 타코 프로브가 필요합니다. 여기서 주파수 스미어링(smearing)을 피하기 위해 주문 추적을 수행해야합니다. 또는 주문 추적이 수행되지 않더라도 RPM 태그로 런업, 다운 테스트에 주석을 달기 위해 타코 프로브가 필요할 수 있습니다.
ODS 분석용 시스템은 로빙 가속도계를 사용하는 간단한 2채널 시스템부터 모든 DOF가 동시에 측정되는 복잡한 구조에서 측정하기위한 수백 개의 가속도계가 있는 시스템까지 다양합니다.
및 데이터 수집 하드웨어 및 소프트웨어 .
ODS 테스트에서 측정된 진동을 알 수 없는 경우가 많으므로 과부하 및 범위 미달 상황을 방지하는데 특별한 주의를 기울이는 것이 중요합니다. 지속적으로 시운전을 수행하고 그에 따라 입력 감쇠기를 변경하면 많은 작업을 수행할 수 있습니다. 그러나 더 높은 효율성과 데이터 품질을 위해 최상의 솔루션은 사용되는 트랜스듀서와 일치하는 높은 동적 범위를 가진 데이터 수집 시스템을 사용하는 것입니다.
또한 대형 기계, 선박, 기차, 교량 및 건물과 같은 대형 구조물에서 ODS 테스트를 수행할 때 케이블 작업이 엄청날 수 있습니다. 케이블 링 비용을 줄이고 테스트 설정을 단순화하고 오류 위험을 제거하려면 측정 지점 가까이에 있고 간단한 표준 LAN 케이블 또는 무선을 통해 연결할 수있는 분산 가능한 데이터 수집 하드웨어를 사용하는 것이 매우 유리할 수 있습니다.
대형 구조물에서 ODS 테스트를 수행 할 때 관심있는 첫 번째 진동 패턴은 0Hz에 가까운 매우 낮은 주파수 일 수 있습니다. 결과적으로 데이터 수집 하드웨어와 가속도계는 이러한 경우 DC까지 측정을 지원해야 합니다.
가속도계와 관련하여 모달 테스트와 같은 다른 구조 테스트에 대한 많은 요구 사항도 여기에 적용됩니다. 다이나믹 레인지, 주파수 범위 및 감도에서 무게 부하를 방지하기 위한 경량, 클립 및베이스와 같은 액세서리를 사용하여 쉽게 장착할 수있는 범위를 고려할 파라미터입니다. 고온 범위, 밀폐 밀봉, 견고성 등과 같은 특정 요구 사항도 적용될 수 있습니다.
HBK 솔루션
HBK는 가속도계와 타코 프로브에서 하드웨어가 있는 데이터 수집 시스템, 측정 및 분석 소프트웨어에 이르기까지 세 가지 유형의 ODS 분석을위한 완벽한 솔루션을 제공합니다. 데이터 수집 시스템은 단일 프런트 엔드 또는 분산 시스템으로 구성 할 수있는 LAN-XI 하드웨어와 사용자 중심 BK Connect 소프트웨어를 기반으로합니다.
ODS 분석은 구조 역학 내의 여러 보완 응용 프로그램 중 하나입니다. HBK는 또한 고전적인 모달 분석, 운영 모달 분석, 모델 상관 관계, 구조 상태 모니터링 및 충격 반응 분석을위한 완벽한 솔루션을 제공합니다.
ODS 분석 및 기타 구조 역학 애플리케이션에 대한 웨비나 녹화 동영상은다음과 같은 주제를 다루고 있습니다.
