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モーダル試験は、試験対象物の固有（モーダル）周波数、モーダル質量、モーダル減衰比、およびモード形状を決定する物体の 振動試験の形式です。
モーダル テストは、取得フェーズと解析フェーズで構成されます。このプロセス全体は、モーダル解析または実験モーダル解析と呼ばれることがよくあります。
モーダル テストにはいくつかの方法がありますが、インパクト ハンマー テストとシェーカー (振動試験機) テストが一般的です。どちらの場合も、既知の周波数コンテンツでシステムにエネルギーが供給されます。構造共振が発生すると、応答が増幅され、応答スペクトルに明確に表示されます。応答スペクトルと力スペクトルを使用して、伝達関数を取得できます。伝達関数 (または周波数応答関数(FRF)) は、モーダル パラメータを推定するために曲線フィッティングされることがよくありますが、モーダルパラメータ推定には多くの方法があり、多くの研究対象となっています。
インパクトハンマーモーダルテスト
構造物への理想的な衝撃は完全な衝撃であり、持続時間が無限に短く、周波数領域で一定の振幅を引き起こします。これにより、すべての振動モードが等しいエネルギーで励起されます。衝撃ハンマー試験はこれを再現するように設計されていますが、実際にはハンマーの打撃は無限に短い持続時間続くことはなく、既知の接触時間を持ちます。接触時間の持続時間は力の周波数内容に直接影響し、接触時間が長いほど帯域幅の範囲が狭くなります。力を記録するために、ロードセルがハンマーの端に取り付けられます。衝撃ハンマー試験は小型軽量構造物に最適です。ただし、構造物のサイズが大きくなると、大規模な土木構造物でよく見られる信号対雑音比の低下が原因で問題が発生する可能性があります。
シェーカーモーダルテスト
シェーカーは、増幅された入力信号に応じて物体または構造物を振動させる装置です。モーダル テストには複数の入力信号を使用できますが、正弦波スイープとランダム周波数振動プロファイルが最も一般的に使用される信号です。
小さな物体や構造物は、加振台に直接取り付けることができます。加振機の種類によっては、ピアノ線 (引っ張り力) またはスティンガー (押し力) を介してアーマチュアがテスト対象の物体に取り付けられることがよくあります。信号がピアノ線またはスティンガーを介して送信されると、物体は衝撃テストと同じように反応し、一部の周波数を減衰させ、特定の周波数を増幅します。これらの周波数は、モード周波数として測定されます。通常、加振機と構造物の間にロードセルを配置して、加振力を取得します。
大規模な土木構造物では、質量が 100 kg以上もあり、数百ニュートンの力を加えることができる、はるかに大きな加振機が使用されます。一般的な加振機には、回転質量加振機、電気力学的加振機、電気油圧式加振機などがあります。回転質量加振機の場合、質量と回転速度がわかれば力を計算できますが、電気力学的加振機の場合は、加振機の移動質量に配置されたロードセルまたは加速度計から力を取得できます。加振機は、より長い期間にわたって構造物に多くのエネルギーを供給できるため、インパクトハンマーよりも優れています。ただし、問題が発生する可能性もあります。加振機は構造物の動的特性に影響を与える可能性があり、ウィンドウエラーのために分析の複雑さが増す可能性もあります。