Analisi modale di una trave incastrata vibrante attraverso due differenti tecniche: una tradizionale e l’altra mediante vibrometria laser doppler a scansione continua

The main focus of the current thesis is the comparison between two different measurement techniques for the modal analysis of a vibrating system: the traditional one and the one using continuous scanning laser doppler vibrometry. It is intended to evaluate the coherence between the two different techniques. The vibrating system under study is a fixed beam. The two techniques rely upon the use of an electrodynamic shaker as a source of excitement, through a free assembly, and the use of a stinger employed to connect the shaker to the vibrating system. The combination stinger-shaker must be axially rigid and transversely flexible. The measurement, instead, is carried out differently: in the traditional case, an accelerometer shall be used, while the second technique uses the continuous scanning laser doppler vibrometry. The processing is carried out through measurements in the laboratory and following processings in Matlab. In my case, the experimental results show a clear-cut reliability of the traditional method, that has a frequency response coherent both in amplitude and frequence. The results deriving from the CSLDV (continuous scanning laser doppler vibrometry), instead, are unreliable, especially in frequency. The CSLDV has a lot of benefits due to the absence of contact with the vibrating system. Overall, it is convenient to use and requires few additional equipment compared to the one generally available in vibration tests laboratories. The traditional modal analysis, instead, deserves greater attention due to the presence of contact between the actuator and the vibrating system. Nonetheless, it is tried-and-tested and more reliable in terms of measurements and algorithms used in the calculation programs under consideration.

La presente tesi è incentrata sul confronto tra due differenti tecniche di misurazione per l’analisi modale di un sistema vibrante: una tradizione e l’altra mediante vibrometria laser doppler a scansione continua. Ha l’obiettivo di valutare la coerenza tra le due differenti tecniche. Il sistema vibrante oggetto di studio è una trave incastrata. Le due tecniche si basano sull’utilizzo di uno shaker elettrodinamico come fonte di eccitazione, attraverso un montaggio free, e l’utilizzo di uno stinger per il collegamento shaker-sistema vibrante. L’accoppiamento stinger-shaker deve essere rigido assialmente e flessibile trasversalmente. La misurazione è, invece, effettuata in maniera differente: nel caso tradizionale si utilizza l’accelerometro, mentre per la seconda tecnica si utilizza il laser doppler a scansione continua. L’elaborazione è effettuata mediante misurazioni in laboratorio e successive elaborazioni in Matlab. I risultati sperimentali dimostrano, nel mio caso, una netta affibabilità della tecnica tradizionale, con risposte in frequenza ricostruite coerenti sia in ampiezza che in frequenza. I risultati derivanti dalla CSLDV (continuous scanning laser doppler vibrometry) sono, invece, inaffidabili, soprattutto in frequenza. La CSLDV ha molti vantaggi dovuti all’assenza di contatto con il sistema vibrante. È, nel complesso, conveniente da usare e richiede poche attrezzature aggiuntive rispetto a quelle normalmente disponibili in un laboratorio di prove di vibrazione. L’analisi modale tradizionale richiede, invece, maggiori attenzioni dovute alla presenza di contatto tra l’attuatore e il sistema vibrante. Risulta, però, collaudata e molto più affidabile in termini di misurazione e algoritmi utilizzati nei programmi di calcolo presi in esame.