Pruebas modales

Un impacto ideal en una estructura es un impulso perfecto, de duración infinitesimal, que produce una amplitud constante en el dominio de la frecuencia; esto excitaría todos los modos de vibración con igual energía. La prueba del martillo de impacto está diseñada para replicar esto; sin embargo, en realidad, un golpe de martillo no puede alcanzar una duración infinitesimal, sino que tiene un tiempo de contacto conocido. La duración del tiempo de contacto influye directamente en el contenido de frecuencia de la fuerza , y un mayor tiempo de contacto reduce el ancho de banda. Se coloca una celda de carga en el extremo del martillo para registrar la fuerza. La prueba del martillo de impacto es ideal para estructuras pequeñas y ligeras. Sin embargo, a medida que aumenta el tamaño de la estructura, pueden surgir problemas debido a una mala relación señal-ruido , algo común en grandes estructuras de ingeniería civil .

Un vibrador es un dispositivo que excita el objeto o estructura según su señal de entrada amplificada. Existen varias señales de entrada disponibles para las pruebas modales, pero los perfiles de vibración de barrido sinusoidal y de frecuencia aleatoria son los más comunes.

Los objetos o estructuras pequeñas se fijan a la mesa vibratoria . En algunos tipos de vibradores, se suele conectar una armadura al cuerpo que se va a probar mediante un alambre de piano (fuerza de tracción) o un punzón (fuerza de empuje). Cuando la señal se transmite a través del alambre de piano o del punzón, el objeto responde de la misma manera que en una prueba de impacto, atenuando algunas frecuencias y amplificando otras. Estas frecuencias se miden como frecuencias modales. Normalmente, se coloca una célula de carga entre el vibrador y la estructura para generar la fuerza de excitación.

Para grandes estructuras de ingeniería civil se utilizan vibradores mucho más grandes, que pueden tener una masa de 100 kg o más y son capaces de aplicar una fuerza de varios cientos de newtons . Existen varios tipos comunes de vibradores: 

• agitadores de masa rotatorios,
• agitadores electrodinámicos,
• agitadores electrohidráulicos.

En el caso de los vibradores de masa rotatoria, la fuerza se puede calcular conociendo la masa y la velocidad de rotación, mientras que en los vibradores electrodinámicos, la fuerza se obtiene mediante una celda de carga o un acelerómetro colocado en la masa móvil del vibrador. Los vibradores presentan una ventaja sobre el martillo de impacto, ya que pueden suministrar más energía a una estructura durante un intervalo más prolongado. Sin embargo, también pueden generar problemas; los vibradores pueden influir en las propiedades dinámicas de la estructura y aumentar la complejidad del análisis debido a errores de ventana .