Developing a method for determining the natural frequency of a structure using multiple combined measurements in the frequency domain

Từ khóa:

Natural frequency identification
rational fraction polynomial method
vibration measurement
noise
frequency domain.

https://doi.org/10.59382/j-ibst.2023.en.vol1-2

Tóm tắt:

Modal identification of structures using vibration measurement data has attracted considerable attention. Current identification methods can be divided into several groups: single-degree-of-freedom and multi-degrees-of-freedom methods; time domain identification, frequency domain identification. In which, the simultaneous determination of many natural frequencies of the structure from a single measurement data remains a complicated problem, in particular in the presence of noise. The article develops the rational fraction polynomial method using combined measurements in the frequency domain to identify the natural frequencies of structures. The effectiveness of the proposed method is validated by numerical simulations and experimental tests of steel beam.

Nội dung:

Tài liệu tham khảo:

[1] Ibrahim S. R. (1977). Random Decrement Technique for Modal Identification of Structures. Journal of Spacecraft and Rockets, 14 (11), pp. 696-700.
[2] Spitznogle F. R., Quazi A. H. (1970). Representation And Analysis Of Time-Limited Signals Using A Complex STRUCTURAL - CONSTRUCTION TECHNOLOGY
20 Journal of Building Science and Technology - No.1/2023 Exponential Algorithm. The Journal of The Acoustical Society of America, Vol. 47, No. 5 (Part l), pp.1150-1155.
[3] Brown D. L., Allemang R. J., Zimmerman R., Mergeay M. (1979). Parameter Estimation Techniques For Modal Analysis. SAE Technical Paper Series, No. 790221.
[4] Ewins D. J. (2000). Modal Testing: Theory, Practice, and Application, 2nd ed., Research Studies, New York, Chap 3, 4.
[5] Guo Z., Sheng M., Ma J., Zhang W. (2015). Damping identification in frequency domain using integral method. Journal of Sound and Vibration 338, pp. 237-249. DOI:10.1016/j.jsv.2014.10.040.
[6] Nguyễn Tiến Khiêm, (2008). Nhập môn Chẩn đoán kỹ thuật công trình, NXB KHTN&CN, Hà Nội.
[7] Đào Như Mai (2005), Độ nhạy cảm của các đặc trưng động lực học kết cấu và ứng dụng trong chẩn đoán kỹ thuật công trình, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Viện Cơ học, Hà Nội.
[8] Vu Dinh Huong (2022). Experimental identification of Caughey and Rayleigh viscous damping matrices of steel beam structures, Journal of building science and technology – 2/2022, pp. 12-20.
[9] Vũ Đình Hương, Lê Anh Tuấn, Nguyễn Tương Lai (2015). Thí nghiệm nhận dạng các tham số tần số và cản của kết cấu tháp điện gió trên quần đảo Trường Sa. Hội nghị Khoa học toàn quốc Cơ học Vật rắn biến dạng lần thứ XII, Đại học Duy Tân, TP Đà Nẵng, 7/8/2015.
[10] Torvik P. J. (2011). On estimating system damping from frequency response bandwidths. Journal of Sound and Vibration 330, pp. 6088-6097.
[11] Richardson M. H. & Formenti D. L. (1982). Parameter Estimation from Frequency Response Measurements using Rational Fraction Polynomials, Proceedings of the 1st IMAC, Orlando, Florida, pp. 1-15.
[12] Richardson M. H. & Formenti D. L. (1986). Global Frequency and Damping from Frequency Response Measurements, Proceedings of the 4th IMAC, Los Angeles, California, pp. 1-7.
[13] Friswell, Michael & Penny, John. (1993). The choice of orthogonal polynomials in the rational fraction polynomial method. Modal Analysis. 8. 257-262.
[14] Carcaterra, A., D'Ambrogio, W. (1995). An iterative rational fraction polynomial technique for modal identification. Meccanica 30, 63–75. DOI:10.1007/BF00987126.
[15] Omar, Omar & Tounsi, Nejah & Ng, Eu-Gene & Elbestawi, Mohamed. (2010). An optimized rational fraction polynomial approach for modal parameters estimation from FRF measurements. Journal of Mechanical Science and Technology. 24. 831-842. DOI:10.1007/s12206-010-0123-z.
[16] N. Pandiya and W. Desmet. (2022). Direct estimation of residues from rational-fraction polynomials as a single- step modal identification approach. Journal of Sound and Vibration, vol. 517, article 116530.
[17] Vũ Đình Hương và Tạ Đức Tuân (2017). Nâng cao độ chính xác của phương pháp RFP nhận dạng tỷ số cản nhớt của kết cấu công trình. Hội nghị Cơ học toàn quốc lần thứ X, Hà Nội, 8-9/12.
[18] Tạ Đức Tuân, TS. Lê Anh Tuấn, TS. Vũ Đình Hương (2017). Nhận dạng tần số dao động riêng của kết cấu bằng phương pháp kích động cưỡng bức, Tạp chí KHCN Xây dựng – số 1.
[19] Ta Duc, Tuan., Le Anh, Tuan., Vu Dinh, Huong. (2018). Estimating Modal Parameters of Structures Using Arduino Platform. In: Nguyen-Xuan, H., Phung-Van, P., Rabczuk, T. (eds) Proceedings of the International Conference on Advances in Computational Mechanics 2017. ACOME 2017. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Singapore. DOI: 10.1007/978-981-10-7149-2_76.
[20] Tran, Trung Duc and Le, Anh Tuan and Vu, Dinh Huong (2021). Identification Vibration Characteristics of Structures by Operational Modal Analysis (OMA) Technique. In: 24th International Scientific Conference on Construction: The Formation of Living Environment, FORM 2021, 22 April 2021 through 24 April 2021, Moscow. DOI: 10.1007/978-3-030-79983-0_39.