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Micron Document

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<title>Modalanalyse</title>

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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Modalanalyse</span></h1>

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<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><p>Die <b>Modalanalyse</b> umfasst die experimentelle oder numerische Charakterisierung des <a href="Dynamisches_System" title="Dynamisches System">dynamischen Verhaltens</a> schwingungsfähiger Systeme mit Hilfe ihrer Eigenschwingungsgrößen (modalen Parameter) <a href="Eigenfrequenz" class="mw-redirect" title="Eigenfrequenz">Eigenfrequenz</a>, <a href="Eigenschwingungsform" class="mw-redirect" title="Eigenschwingungsform">Eigenschwingungsform</a>, modale Masse und modale Dämpfung. Das Schwingungsverhalten in einem bestimmten Betriebszustand wird hingegen durch die <a href="Betriebsschwingungsanalyse" title="Betriebsschwingungsanalyse">Betriebsschwingungsanalyse</a> erfasst.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Mechanik/Akustik"><span id="Mechanik.2FAkustik"></span>Mechanik/Akustik</h2></div>

<p>Ähnlich wie eine Stimmgabel mit einer bestimmten Frequenz schwingt, wenn sie angeschlagen wird, können auch andere Objekte, z. B. in der Technik, in ihre Eigenschwingungen versetzt werden. Die hierbei z. B. in Brücken, Bohrinseln, Motorgehäusen oder Flugzeugtragflächen angeregten Eigenschwingungsgrößen stellen globale Systemeigenschaften dar. Ihre Kenntnis ermöglicht eine einfache Beschreibung und Berechnung des dynamischen Systemverhaltens.

</p><p>Zur Bestimmung der modalen Parameter wird die zu untersuchende Struktur (das zu untersuchende Bauteil) mit einer geeigneten Erregerquelle (Impulshammer, elektrodynamischem bzw. hydraulischem <a href="Vibrator_(Technik)" title="Vibrator (Technik)">Shaker</a>) angeregt, wobei die anregende Kraft meist mit einem piezoelektrischen Kraftaufnehmer gemessen wird. Gleichzeitig werden die Strukturantworten mit <a href="Beschleunigungsaufnehmer" class="mw-redirect" title="Beschleunigungsaufnehmer">Beschleunigungsaufnehmern</a> oder <a href="Laser-Doppler-Vibrometrie" class="mw-redirect" title="Laser-Doppler-Vibrometrie">Laser-Vibrometern</a> erfasst. Über <a href="Schnelle_Fourier-Transformation" title="Schnelle Fourier-Transformation">schnelle Fourier-Transformation</a> (FFT) werden dann die <a href="Frequenzgang_(System)" class="mw-redirect" title="Frequenzgang (System)">Frequenzgänge</a> zwischen Anregung und Antwort (siehe dazu auch <a href="Antwortspektrum" title="Antwortspektrum">Antwortspektrum</a>) berechnet.

</p><p>Mit gängigen Softwarepaketen lassen sich die Eigenformen des untersuchten Systems graphisch animiert darstellen. Betriebskritische oder akustisch ungünstige Eigenschwingungsformen der Struktur können dadurch entdeckt werden. Durch gezielte Änderungen der Systemeigenschaften, beispielsweise der Werkstoffdämpfung oder zusätzliche Aussteifungsmaßnahmen, können diese dahingehend verändert werden, dass kritische Frequenzbereiche vermieden bzw. mit reduzierter Amplitude durchfahren werden.

</p><p>Bei der Modalanalyse handelt es sich um ein experimentelles, analytisches Verfahren der Ingenieurwissenschaften, das häufig zur Validierung von numerischen Verfahren (<a href="Finite-Elemente-Methode" title="Finite-Elemente-Methode">FEM</a>, auch im Zusammenhang mit <a href="Randelementmethode" title="Randelementmethode">BEM</a>) genutzt wird.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Elektrodynamik">Elektrodynamik</h2></div>

<p>Eine weitere Anwendung der Modalanalyse ist die Bestimmung, welche elektromagnetischen Wellen sich in einem Medium ausbreiten, das durch leitende Strukturen beliebiger Geometrie begrenzt wird (z. B. <a href="Hohlleiter" title="Hohlleiter">Hohlleiter</a>, <a href="TEM-Zelle" title="TEM-Zelle">TEM-Zelle</a>). Oft ist die Ausbreitung einer <a href="Ebene_Welle" title="Ebene Welle">ebenen Welle</a> erwünscht, die Geometrie ermöglicht jedoch die Ausbildung auch anderer Wellen mit elektrischen oder magnetischen Komponenten in Ausbreitungsrichtung sowie von Wellen, deren Frequenz ein ganzzahliges Vielfaches beträgt.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Siehe_auch">Siehe auch</h2></div>

<ul><li><a href="Eigenmode" title="Eigenmode">Eigenmode</a></li>

<li><a href="Resonanz" title="Resonanz">Resonanz</a>, <a href="Resonanzkatastrophe" title="Resonanzkatastrophe">Resonanzkatastrophe</a></li>

<li><a href="Spektralzerlegung_(Mathematik)" title="Spektralzerlegung (Mathematik)">Spektralzerlegung (Mathematik)</a></li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Literatur">Literatur</h2></div>

<ul><li>D. J. Ewins: <i>Modal Testing: Theory, Practice and Application</i>. Baldock: Research Studies Press, 2. Auflage 2003, ISBN 0-86380-218-4</li>

<li><a href="Hans_G%C3%BCnther_Natke" title="Hans Günther Natke">Hans Günther Natke</a>: <i>Einführung in Theorie und Praxis der Zeitreihen- und Modalanalyse - Identifikation schwingungsfähiger elastomechanischer Systeme.</i> 2. Auflage 1988, 3. Auflage 1992, ISBN 3-528-18145-1</li>

<li><a href="Horst_Irretier" title="Horst Irretier">Horst Irretier</a>: <i>Modalanalyse 1 und 2</i>, 4. Auflage, Universität Kassel, Institut für Mechanik</li>

<li>Jimin He and Zhi-Fang Fu: <i>Modal Analysis</i>. Butterworth-Heinemann, Oxford 2001, ISBN 0-7506-5079-6</li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Weblinks">Weblinks</h2></div>

<ul><li><a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.fkfs.de/fileadmin/media/videos/30_8Hz-1.avi">Modalanalyse-Video einer Karosserie-Schwingung bei 30,8 Hz</a> (<a href="FKFS" class="mw-redirect" title="FKFS">FKFS</a>, <a href="Stuttgart" title="Stuttgart">Stuttgart</a>) (<a href="Audio_Video_Interleave" title="Audio Video Interleave">AVI</a>; 7,3 MB)</li>

<li><a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.epsilon-lyrae.de/Doppelsterne/61Cygni/Eigenschwingungen.html">Eigenschwingungsformen von runden Platten</a></li></ul></div><div><div class="zim-footer">

Dieser Artikel wurde von <a class="external text" title="Zuletzt bearbeitet am 2023-12-15" href="https://de.wikipedia.org/wiki/?title=Modalanalyse&oldid=240219938">Wikipedia</a> herausgegeben. Der Text ist unter <a class="external text" href="https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.de">Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0</a> verfügbar, sofern nicht anders angegeben. Für die Mediendateien können zusätzliche Bedingungen gelten.

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