Eine kurze Einführung in die Modalanalyse

Das dynamische Verhalten einer mechanischen Struktur kann durch ihre modalen Parameter (Eigenfrequenz, Eigenschwingform und Dämpfung) eindeutig beschrieben werden. Die Modalanalyse bildet dabei den Prozess der Identifizierung dieser modalen Parameter, entweder auf experimentelle (Experimentelle Modalanalyse, Operationale Modalanalyse) oder auf analytische (Finite Element Analyse) Weise. Die so generierten Erkenntnisse sind gezielt für die Minderung ungünstiger Schall- und Schwingungszustände nutzbar, stehen diese doch meist im Zusammenhang mit Resonanzphänomenen. Im Resonanzfall regen dabei z.B. die Betriebskräfte Eigenfrequenzen und korrespondierende Eigenschwingformen zur Schwingung an, was zur Resonanzkatastrophe und Materialversagen führen kann. Die Modalanalyse ist damit ein wichtiges Werkzeug im Entwicklungsprozess und für den Prototypenbau, um betriebskritische oder akustisch ungünstige Schwingformen der Struktur zu identifizieren und gezielt zu beseitigen. Unter anderem ist dieser Ansatz wichtig für die Einhaltung von Sicherheitsstandards z.B. im Automobilbau, in der Luft- und Raumfahrt oder im Bauwesen. Abbildung 1: Modalanalyse einer Aluminium-Autofelge, Darstellung der Eigenschwingungsform entsprechend der Eigenfrequenz von 1215 Hz Abbildung 2: Modalanalyse einer Aluminium-Autofelge, CMIF Spektrum mit identifizierten Eigenfrequenzen