Modalanalyse für Einsteiger und Experten.

Software Komponenten – WaveImage Experimental Modal Analysis (EMA) Operational Modal Analysis (OMA) Operating Deflection Shapes (ODS) Order Analysis, Filtering and Tracking (OA) Export Convert Report Signal Viewer Signal Processing Finite Element Analysis (FEA) FE-Model Updating Geometry Environmental Factor Analysis (EFA) Recorder Betriebsschwingformanalyse (im Zeitbereich) eines Stahlrohres

Software Komponenten – WaveImage 1. Experimental Modal Analysis (EMA) Komponente für Strukturen mit messbarer und gezielter Anregung (künstliche Anregungen sind mit der Software WaveImage möglich) Funktionalitäten: Schnelle und automatisierte Modalanalyse (Eigenfrequenzen, Dämpfungen, Eigenschwingungsformen) State-of-the-art Algorithmen der Modalanalyse sowohl im Zeit- als auch im Frequenzbereich: Complex Mode Indicator Function (CMIF), Polyreference Least Squares Complex Frequency (Poly-LSCF) für SISO, SIMO, MISO, MIMO Messungen Unterschiedliche Views zur Animation : 3D- Geometrie , 3D-Geometrie+Bild, Bild Berechnung von FRF (H1, H2, Hn) mit der „Convert“ Komponente möglich Erweiterte und optimierte Methoden zum Bestimmen von physikalischen Moden Ordnungsbasiert: Modal Coherence, Approximate Gaussian Mixtures, Multi Assurance Criterion, Histogram Based Peak Finding Nicht-Ordnungsbasiert: Modal Coherence, Multi Assurance Criterion, Adaptive Peak Finding Anzeige der Phaseninformationen Vergleich von berechneten und importierten Moden: MAC – Modal Assurance Criterion Mode Complexity Differenzanimation

Software Komponenten – WaveImage 1. Experimental Modal Analysis (EMA)

Software Komponenten – WaveImage 2. Operational Modal Analysis (OMA) Komponente für Strukturen mit stochastischer bzw. ambienter Anregung, bei denen eine messbare Anregung nicht möglich oder nur mit sehr großen Umständen durchführbar ist Funktionalitäten: Schnelle und automatisierte Modalanalyse (Eigenfrequenzen, Dämpfungen, Eigenschwingungsformen) State-of-the-art Algorithmen der Modalanalyse sowohl im Zeit- als auch im Frequenzbereich: Complex Mode Indicator Function (CMIF), Operational Polyrefrence Least Squares Complex Frequency (Operational Poly-LSCF) Multi-Setup Strategien: PreGER (Pre Global Estimation Rescaling), PoSER (Post Separate Estimation Rescaling) zur Berechnung von Single- und Multisetups Unterschiedliche Views zur Animation : 3D- Geometrie , 3D-Geometrie+Bild, Bild Erweiterte und optimierte Methoden zum Finden von physikalischen Moden Ordnungsbasiert : Modal Coherence, Approximate Gaussian Mixtures, Multi Assurance Criterion, Histogram Based Peak Finding Nicht-Ordnungsbasiert : Modal Coherence, Multi Assurance Criterion, Adaptive Peak Finding Anzeige der Phaseninformationen Vergleich von berechneten und importierten Moden: MAC – Modal Assurance Criterion Mode Complexity Differenzanimation

Software Komponenten – WaveImage 2. Operational Modal Analysis (OMA)

Software Komponenten – WaveImage 3. Operating Deflection Shapes (ODS) Komponente zur Berechnung von Schwingungseigenschaften unter Betriebsbedingungen Funktionalitäten: Zeit-ODS: Unterschiedliche Ansichten zur Animation: 3D- Geometrie, 3D-Geometrie & Bild, Bild Interpolation zur Verbesserung der Animation Frequenzbandfilter: Spektrogramm zur Auswahl des zu betrachtenden Frequenzbandes Frequenz-ODS: Unterschiedliche Ansichten zur Animation : 3D- Geometrie, 3D-Geometrie & Bild, Bild ODS-FRF zur Berechnung der modalen Transferfunktion mittels FRF oder Zeitdaten

Software Komponenten – WaveImage 3. Operating Deflection Shapes (ODS)

Software Komponenten – WaveImage 4. Order Analysis, Filtering and Tracking (OA) Komponente, die bei rotierenden Strukturen mit konstanter oder änderbarer Drehzahl im Verlauf der Messung (z.B. Motor, Pumpen) Informationen über harmonische Schwingungen aufzeigt, die aufgrund von Drehzahländerungen mit den Standard-Modalanalysealgorithmen nicht zu erkennen sind. Funktionalitäten: Operationale Ordungsanalyse Erkennung von harmonischen Komponenten bei konstanter Drehzahl mittels Fast Kurtosis Analysis Entfernung der harmonischen Komponenten bei konstanter Drehzahl mittels Interpolation Ordnungs- und Frequenzspektrum Cursorfunktionalität: 2D-Schnitt für Ordnung, Frequenz, RPM Ordnungs- und Frequenzwasserfalldiagramm Ordnungs- und Frequenzdurchschnittsspektrum Algorithmus zur Ordnungsverfolgung Algorithmus zur Ordnungsfilterung (Vold Kalman Filter) Zur Filterung nach signifikanten Ordnungen, um End-Of-Order Peaks in der Modalanalyse zu vermeiden In Kombination mit den Algorithmen der Modalanalyse anwendbar

Software Komponenten – WaveImage 4. Order Analysis, Filtering and Tracking (OA)

Software Komponenten – WaveImage 5. Export Export Formate: VIB, UFF (via Export Komponente) Import Formate: UFF: Universal File Format VIB: Vibration File Format SVD: Scanning Vibrometer Data PVD: Point Vibration Data VIB Dateiformat Neues, universelles Dateiformat zum Speichern von: Messdaten Geometriedaten Modalen Ergebnissen Algorithmusparametern Zusätzlichen Daten (z.B. Audio, Video, …) Messsequenzen

Software Komponenten – WaveImage 6. Convert Komponente zum Konvertieren der Zeitdaten Funktionalitäten: FRF-Berechnung (H1, H2, Hn) (EMA) Half Power Spectrum (EMA) TTL zu RPM (Ordnungsanalyse) Interpolation des RPM-Signal (Ordnungsanalyse) Umrechnung von Einheiten: Beschleunigung, Geschwindigkeit, Weg (ODS) Umrechnung in SI-Einheiten mittels Berechnungsvorschrift

Software Komponenten – WaveImage 7. Report Komponente zur automatisierten Dokumentenerstellung Funktionalitäten: Formate: Word, PowerPoint, PDF Alle relevanten Informationen der Software (modale Resultate, Algorithmeneinstellungen, Recordereinstellungen) können in die Dokumentation integriert werden Seitenlayout und -inhalt können individuell in WaveImage erstellt werden Vorhandene firmeninterne Formatvorlagen (PowerPoint, Word) können in die Dokumentation übertragen werden

Software Komponenten – WaveImage 7. Report

Software Komponenten – WaveImage 8. Signal Viewer 1-Kanal: Zeitbereich Autokorrelation Spektrum Spektrale Leistungsdichte Spektrogram Terz- und Oktavbandanalyse Schmallbandanalyse Schallpegel (LEQ, DB-A, DB-C, DB-Z) Audioausgabe Komponente zur Visualisierung der Sensordaten Funktionalitäten: N-Kanal: Spektrale Kreuzleistungsdichte Singulärwerte von allen Kombinationen (n x n) und deren spektralen Kreuzleistungsdichten Modale Kohärenz (2-Kanal) Multiple Kohärenz (N-Kanal) Magnitude Squared Kohärenz Modal Domain Crosskorrelation

Software Komponenten – WaveImage 9. Signal Processing 1-Kanal: PCA-Kompression Komponente zur Signalverarbeitung Funktionalitäten: N-Kanal: Kompressionsverfahren Rauschentfernung: Wavelet Package Analysis Rauschentfernung: Fast Fourier Analyse Rauschentfernung: Detrand Rauschentfernung: Signifikantester Singulärwert Rauschentfernung: Baseline entfernen Filter: Tief-, Hoch- und Bandpassfilter (FIR und IIR Filter) Filter: Gap-Filling 2018

Software Komponenten – WaveImage 10. Finite Element Analysis (FEA) Komponente zur FE-Simulation der Schwingungseigenschaften anhand der Strukturgeometrie und der Materialeigenschaften 11. FE-Model Updating Komponente zur Anpassung des FE-Modelles an die Realität / reale Messdaten (Ergebnisse der entsprechenden Modalanalyse) Funktionalitäten: Update von Steifigkeit, Massenmatrizen und weiteren Parametern des FE-Modells mittels der SDM (Structural Dynamics Modification) Methode Gegenüberstellung der modalen Ergebnisse der Modalanalyse und der FE-Simulation Vorteile bei der Kombination aus Modalanalyse und FEA: Modalanalyse: Genaue Bestimmung von Eigenfrequenzen und Dämpfungen FEA: Hochauflösende Eigenschwingungsformen mit mehreren 1000 DOFs + Simulation von Veränderungen an der Struktur 2018

Software Komponenten – WaveImage 12. Geometry Komponente zur Erstellung bzw. zum Bearbeiten von Geometrien und zur Zuweisung der angebrachten Sensoren Funktionalitäten: Laden und Bearbeiten von bestehenden CAD-Modellen (STL) oder eines 2D-Bildes (Geometrie) Zuweisung der Sensoren zur Geometrie Interpolieren von Punkten der Struktur, die keinen Sensorknoten aufweisen und zum Erstellen von Gleichungen 2018

Software Komponenten – WaveImage Erstmalige Implementierung dieser Funktion in einer Modalanalyse Software 13. Environmental Factor Analysis (EFA) Komponente für Strukturen, bei denen Umwelteinflüsse (Temperatur, Feuchtigkeit) einen großen Einfluss auf die dynamischen Struktureigenschaften haben Vibrationsprüfungen die unter Laborbedingungen gewonnen wurden, können nicht ohne weiteres auf den gesamten Temperatur- und Feuchtigkeitsbereich des späteren Einsatzes übertragen werden, daher: Erstmalige Berücksichtigung von Umwelteinflüssen ( Temperatur und Feuchtigkeit) in Algorithmen zur Modalanalyse >> Normierte modale Parameter durch Regressionskorrektur 2018 Mode Normalisierte Mode Referenzwert (Mittelwert) Eigenfrequenz erste Mode (Friedensbrücke Magdeburg)

Software Komponenten – WaveImage 14. Recorder Interaktive, vollständige Messsoftware zur schnellen Erfassung, Archivierung und Darstellung von vibroakustischen Sensordaten Funktionalitäten: Schnittstelle zur Steuerung von externer Hardware (z.B. Shaker, Modalhammer) Universelles Softwareinterface, Anschluss unterschiedlicher Datenrekorder (zur Zeit: Goldammer, Roga, National Instruments) *Liste der kompatiblen Datenrecorder wird sukzessive erweitert 2018

Fazit Große Daten können einfach geladen und analysiert werden (mehrere tausend Messpunkte) Ordnungsanalyse, -verfolgung, Filterung ist Teil der Software Ordnungsbasiert und nicht-ordnungsbasiert (die meisten Softwares haben nur eine der Funktionen) Animation eines Bildes (alle anderen Programme benötigen eine Geometrie) ODS: Berechnung der Dämpfung Speichern Sie alle Ergebnisse auf einmal (Videos) Peak-Methoden können vom Benutzer angepasst werden

Systemvoraussetzungen CPU: Intel® Core™ i7; min. 2.0 GHz (min. 4 Kerne) Hauptspeicher: min. 8 GB Festplatte: min. 4 GB Grafikkarte: Software-Renderer, Intel-OnBoard und OpenGL fähige Grafikkarten (ab GeForce GT 520) Empfohlen: NVIDIA GeForce GTX 960 GeForce min. 50 CUDA-Kerne Speicher min. 1024 MB, DDR3 (Empfehlung DDR5) PCI-Slots (Grafikkarte): mindestens 1 PCI Express x16 Gen2, wir empfehlen PCI Express x16 Gen3 USB 2.0: mindestens 1 Anschluss (Dongle), falls Rekorder +1 Anschluss Betriebssystem: Windows 7 64Bit Pro, 8.1 Pro, 10 Pro

Kontakt: Magdalena Böck Email: boeck@gfaitech.de Tel: +49 30 814563-756