dell'analisi modale, chiamate nel software rispettivamente:
Roving response: il punto di eccitazione rimane costante, la risposta viene misurata nei diversi punti. Questo signi ca ssare un grado di libertà j − esimo, quindi una
colonna della matrice, andando a misurare le Hnj righe, ricavando completamente
la j − esima colonna; questo metodo si rivela comodo soprattutto se si utilizza lo shaker come generatore di forzante, dato l'ingombro della strumentazione.
Roving exitation: il punto di eccitazione varia per tutti i gradi di libertà, la risposta viene misurata in un unico punto. Questo signi ca ssare un grado di libertà i −
esimo, quindi una riga della matrice, andando a misurare le Hin colonne, ricavando
completamente la i − esima riga; questo metodo si rivela comodo soprattutto se si utilizza il martello come generatore di forzante, vista la rapidità con cui si può eseguire l'impulso in diversi punti.
Per controllare la qualità delle misurazioni si possono veri care due fenomeni. Si può
analizzare la funzione di trasferimento diretta, ossia la Hkk, che gode della proprietà che
successivamente ad una risonanza si presenta un' anti-risonanza. Se ciò non è veri cato, la misurazione non è corretta. Inoltre, essendo la matrice delle funzioni di trasferimento simmetrica, ossia l'elemento Hij è identico ad Hji, è possibile eseguire la misurazione incrociata e veri care che le due quantità corrispondano.
5.2 Apparato sperimentale
Si procede ora con la descrizione degli strumenti utilizzati per la prova:
Martello strumentato: Strumento utilizzato per generare la forzante in ingresso al sistema, con lo scopo di ottenere un impulso il più vicino possibile a quello ideale di Dirac. Come già accennato, la punta è determinante per la durata dell'impulso. La scelta della rigidezza di contatto è stata eseguita tramite diverse eccitazioni di prova tra varie punte e la super cie del drone. Tra le tante disponibili, la punta scelta corrisponde ad un compromesso tra un impulso ideale e un colpo pulito: ossia la punta è stata scelta con una rigidezza che non coincide con la massima disponibile, a nché non nascesse il fenomeno del double hit, ossia del doppio colpo, cosa che succede quando la rigidezza della punta è così elevata da generare un secondo contatto tra punta e sistema eccitato, prima di essere in grado di spostare la mano dopo aver eseguito il colpo. Il martello e punta utilizzati son visibili in Fig.73:
Figura 73: Martello strumentato LW 34806.
Il martello è della PCB Piezotronics, modello LW 34806, la cui sensibilità certi cata è di 2.351 mV/N. All'interno della testa si trova la cella di carico che raccoglie il segnale di forza generato, trasferito poi al modulo di acquisizione.
Accelerometro triassiale: Per de nire la funzione di trasferimento è necessario acquisire il segnale di forza (ingresso), e di accelerazione (uscita). L'accelerometro scelto è di tipo triassiale, perciò misura le accelerazioni contemporaneamente nei tre assi cartesiani. Il costruttore è il medesimo del martello strumentato, la PCB Piezotronics, che fornisce il certi cato di calibrazione del sensore, riportando le sensibilità dello
strumento nei tre assi: 50.5 mV/m/s2 in x, 48.9 mV/m/s2 in y e 51.0 mV/m/s2 in z.
Come per il martello, i dati del sensore vengono trasferiti al modulo di acquisizione.
Figura 74: Accelerometro triassiale.
Modulo di acquisizione: I segnali provenienti dalla cella di carico e dall'accelerometro vengono acquisiti da un'unica piattaforma a quattro canali, la National Instruments
5.2 Apparato sperimentale 5 ANALISI MODALE SPERIMENTALE NI 9264. I quattro ingressi son numerati da 0 a 3: lo zero è riservato al martello, i restanti son relativi alle tre uscite dell'accelerometro.
Figura 75: Modulo di acquisizione a quattro canali.
PC Dell Latitude E7240 : Personal computer del laboratorio di analisi modale, su cui è installato il software ModalVIEW R2, necessario per l'elaborazione dei dati acquisiti durante le prove e quindi per la stima dei parametri modali;
Telaio e corde: L'analisi modale deve essere svolta isolando al meglio il componente da testare dal resto del mondo, evitando quindi il più possibile interazioni con altri corpi. Dovendo lasciare il drone libero di vibrare, esso non può essere posto a terra. La soluzione migliore trovata è stata la seguente:
Figura 76: Metodo di ssaggio del drone sul telaio.
Come mostrato in Fig.76, si sono utilizzati quattro spezzoni di corda per sorreggere il peso dello UAV, appendendo la struttura in carbonio al telaio in quattro punti. Durante la fase di annodaggio, si è cercato di dare un tiro il più uniforme possibile tra i quattro punti e tale da indurre un'oscillazione a bassa frequenza alla struttura, in modo da interagire in maniera trascurabile con le frequenze di interesse dell'analisi modale. Si noti in ne che tutte le eliche son state manualmente disposte in fase, simulando quindi una condizione iniziale di volo priva di sfasamenti.
Calibro e cordella metrica: Calibro ventesimale e cordella metrica da 3 m son serviti per de nire la posizione di tutti i punti di misura in cui è stato discretizzato il drone. Operazione fondamentale per poter vedere a video un' animazione dei modi di vibrare della struttura, dopo aver inserito nel software le coordinate geometriche di ogni punto.
Cera e cacciavite: A nché l'accelerometro fosse solidale alla struttura durante la fase di eccitazione, si è applicata della cera alla base del sensore tramite un piccolo cacciavite e la si è spalmata per rendere la base di appoggio uniforme.
5.2 Apparato sperimentale 5 ANALISI MODALE SPERIMENTALE
Figura 77: Cera e cacciavite usati per le prove.
Il cacciavite è servito anche in fase di rimozione dello strumento: la cera in eccesso veniva rimossa per poi essere riutilizzata per la successiva misurazione, per evitare inutili sprechi.