L’identificazione dinamica delle strutture, o di singole componenti strutturali, consiste nella determinazione per via sperimentale dei parametri dinamici della struttura, ovvero frequenze proprie, forme modali e coefficienti di smorzamento.
Il principale motivo d’interesse nei riguardi di questo tipo di indagine è legato alla considerazione che il comportamento dinamico di una struttura è una sorta di “DNA” della stessa, nel senso che esso dipende solo dalle sue caratteristiche intrinseche (masse, rigidezze, smorzamenti, grado di vincolo, ecc…) e non dall’entità e/o dal tipo di carico applicato. A seguito di ciò, se non intervengono modificazioni interne (come, per esempio, dei danni strutturali), il comportamento della struttura rimane inalterato, in caso contrario, si noterà una variazione delle frequenze e dei modi propri di vibrare.
Altro motivo di interesse è legato alla circostanza per la quale nella progettazione strutturale, per la determinazione dello stato di sollecitazione e di deformazione delle strutture, sono di sempre più frequente impiego modelli numerici redatti con software ad elementi finiti, le cui risposte dipendono dalle ipotesi che sono poste alla base delle stesse. L’identificazione dinamica sperimentale svolge quindi un ruolo chiave per verificare la bontà di tali modelli confrontando il comportamento dinamico reale della struttura con quello atteso teoricamente.
L’identificazione dinamica sperimentale è quindi una tecnica di indagine impiegabile nelle varie fasi di vita di una struttura:
– progettazione, quando diventa importante determinare la corrispondenza tra le ipotesi assunte nel modello di calcolo e il comportamento del costruito, in modo da poter rettificare il primo se si è in corso di modellazione, il secondo se si è in corso di costruzione;
– collaudo, per verificare la conformità di quanto realizzato con quanto progettato;
– esercizio, per misurare la variazione nel tempo delle caratteristiche dinamiche del moto, a seguito di eventi eccezionali o per decadimento delle caratteristiche meccaniche dei materiali.
Le tecniche di identificazione dinamica possono ricondursi sostanzialmente a due tipologie:
Analisi Modale Operazionale (OMA), che consiste nel misurare la risposta in accelerazione della struttura ad un input incognito (rumore ambientale). Il vantaggio di tale tecnica è dato dal poter svolgere prove economiche e veloci che possano realizzarsi anche durante l’ordinario esercizio della struttura. Lo svantaggio è che il dato può essere inficiato dalla presenza di un’eccitazione non casuale e che, mentre rimangono deducibili frequenze naturali, modi naturali e rapporti di smorzamento, non è possibile dedurre i fattori di partecipazione modale essendo l’input incognito.
Analisi Modale Sperimentale (EMA) consiste nella misura della risposta del sistema sottoposto all’azione di una fonte eccitante anch’essa nota. L’eccitazione della struttura può essere indotta tramite una vibrodina meccanica, o attraverso l’uso di eccitatori oleodinamici ed elettrodinamici. Tale tecnica risulta molto più complessa sia in termini di esecuzione che di interpretazione dei risultati.
Indipendentemente dal tipo di tecnica di indagine e quindi di eccitazione, la risposta della struttura è misurata in sito mediante l’impiego di accelerometri, mono o triassiali, in grado di misurare le accelerazioni conseguenti l’eccitazione per mezzo di una centralina dinamica di acquisizione dati.
