Modal analysis struktur dan komponen otomotif digunakan untuk menemukan natural frequency, damping ratio, dan mode shape yang menjelaskan bagaimana struktur bergetar. Dalam experimental modal analysis, impact hammer atau shaker memberikan excitation, accelerometer merekam response, lalu FRF dan coherence digunakan untuk membangun model modal. Hasilnya dapat membantu validasi finite element model, investigasi NVH, serta optimasi massa, stiffness, dan damping—bukan sekadar mencari puncak pada grafik.
1. Modal test berbeda dari sekadar vibration measurement
Pada condition monitoring, mesin biasanya diukur dalam kondisi operasional untuk mencari fault. Pada modal test, struktur diberi excitation yang diketahui atau dikontrol, kemudian response diukur di node yang direncanakan. Dewesoft menjelaskan bahwa modal testing dan modal analysis digunakan untuk menentukan natural frequencies, damping ratios, dan mode shapes pada struktur.
| Output | Makna engineering | Contoh keputusan |
|---|---|---|
| Natural frequency | Frekuensi tempat struktur cenderung beresonansi. | Jauhkan forcing frequency dari mode kritis atau ubah stiffness/massa. |
| Damping ratio | Seberapa cepat respons berkurang setelah excitation. | Evaluasi material, joint, mount, atau perubahan desain. |
| Mode shape | Pola defleksi relatif pada struktur untuk suatu mode. | Temukan area antinode, node, dan lokasi penguatan atau redesign. |
| FRF dan coherence | Hubungan response terhadap excitation serta kualitas hubungan input-output. | Reject measurement dengan coherence buruk atau coverage mode yang tidak lengkap. |
2. Workflow modal analysis untuk struktur dan kendaraan
- Definisikan tujuan: validasi FEM, mencari resonance, optimasi NVH, atau membandingkan prototipe.
- Rancang geometry dan DOF: buat node, arah pengukuran, titik excitation, dan titik response yang cukup untuk menangkap mode target.
- Tentukan boundary: free-free, fixed, suspended, atau kondisi pemasangan aktual. Support yang salah dapat mengubah mode shape.
- Pilih metode: roving hammer, roving accelerometer, single reference, multi-reference, shaker, SISO, SIMO, MISO, atau MIMO sesuai ukuran dan kompleksitas struktur.
- Ukur FRF: trigger impact, rekam gaya dan response, gunakan window yang tepat, averaging, dan double-hit rejection.
- Validasi model: periksa resonance, damping, coherence, mode shape, completeness, dan konsistensi antar titik.
Pada struktur otomotif, PCB menyebut accelerometer single-axis dan triaxial high-sensitivity TEDS ICP, kabel, patch panel, ICP conditioning, modal shaker, dan modally tuned impact hammer sebagai bagian dari kebutuhan NVH. Konfigurasi sensor harus mempertimbangkan massa sensor agar tidak mengubah dinamika panel tipis.
3. Roving hammer atau roving accelerometer?
| Metode | Kelebihan | Perhatian |
|---|---|---|
| Roving hammer | Response accelerometers tetap di banyak titik; operator memindahkan excitation point. | Operator harus menjaga arah dan kualitas hit; double hit dan variasi force perlu dipantau. |
| Roving accelerometer | Hammer tetap di reference point; sensor berpindah ke node response. | Mounting, orientasi, dan massa sensor harus konsisten di setiap titik. |
| Multi-shaker | Excitation lebih terkontrol dan dapat mencakup struktur besar atau kompleks. | Setup lebih banyak channel, force control, dan perencanaan phase/coherence. |
| Operational modal analysis | Dapat digunakan saat struktur beroperasi tanpa input excitation yang diketahui. | Hanya response yang tersedia; metode dan interpretasinya berbeda dari EMA. |
4. Pre-test analysis dan kualitas data
Pre-test analysis membantu menentukan apakah titik ukur dan band frekuensi cukup untuk menangkap mode yang diinginkan. Dewesoft menekankan bahwa FRF yang baik harus memiliki frequency resolution dan frequency span yang memadai, mencakup resonance dalam band, serta coherence yang baik pada resonance. Support struktur juga harus dipilih agar tidak terlalu mengubah mode shape.
Jangan menyimpulkan desain dari satu FRF. Bandingkan beberapa arah, titik excitation, dan response. Periksa apakah ada nodal point yang membuat response terlihat kecil, apakah mode belum tercakup, dan apakah excitation terlalu besar sehingga struktur masuk nonlinear.
5. Produk dan sistem yang relevan
Untuk excitation, lihat PCB 086C01 Hammer Series dan PCB 086C02 Modally Tuned Hammer Series. Untuk response, gunakan PCB 639A91 Triaxial Accelerometer Series sesuai kebutuhan arah dan bandwidth. Akuisisi dapat dikonfigurasi dengan Dewesoft SIRIUS Mini atau Dewesoft DEWE-43A. Hubungkan dengan Pengujian Suara & Getaran untuk konteks application.
Kesimpulan
Modal analysis yang dapat dipercaya membutuhkan test plan, boundary condition, geometry, sensor, excitation, FRF, coherence, dan validasi yang konsisten. Pada komponen otomotif, rancang channel dan titik ukur sejak awal agar mode shape tidak hanya terlihat, tetapi juga dapat digunakan untuk memperbaiki desain.
Sumber resmi
- Dewesoft — Modal Testing and Modal Analysis Solution
- Dewesoft — Measuring Frequency Response Function
- PCB Piezotronics — Sensors and Shakers for Automotive NVH Testing
Source reviewed: 22 September 2026. Hubungi Terastek untuk review test plan, response channel, modal hammer, DAQ, dan quotation.
