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模态综合理论的重大进展一

模态综合理论的重大进展一
模态综合理论的重大进展一

白车身模态分析试验方法研究 毕业设计

目录 中文摘要 (1) 英文摘要 (2) 1 绪论 (3) 2 试验模态分析 (5) 2.1模态试验理论 (5) 2.2试验测试系统组成 (6) 3 模态参数识别方法 (7) 3.1模态参数识别主要方法 (7) 3.2最小二乘复频域法 (9) 3.2.1最小二乘复频域法简介 (9) 3.2.2系统模型的确定 (9) 4 白车身模态试验 (10) 4.1白车身参数 (10) 4.2试验结构的支撑方式 (10) 4.3传感器的选择及布置原则 (12) 4.4激励系统 (13) 4.4.1激励方式 (13) 4.4.2振动激励源的选择和比较 (14) 4.4.3设备传感器 (15) 4.5试验测试系统检验 (16) 5 试验测试结果及分析 (21) 5.1稳态图 (21) 5.2模态频率与阻尼比 (23) 5.3模态振型 (24) 5.4模态试验的有效性 (26) 6 有限元分析结果与试验结果对比 (30) 结论 (33) 谢辞 (34) 参考文献 (35)

白车身模态试验方法研究 摘要:本文的目的在于研究模态分析参数识别不同方法之间的优缺点,重点是PolyMAX法和时域分析法之间的对比,以研究通过何种方法才能获得精 确地实验数据。为此本文分别采用多参考最小二乘复频域(PolyMAX) 法和时域分析法对结构模态参数进行识别,得到白车身各阶的模态图、 模态频率和振型并采用模态置信判据法(MAC)验证试验结果,比较二者 之间的优缺点,从而发现PolyMAX能提供比时域法法更多的稳定极点 并且有一个清晰地图标,确保一个用户独立和简洁明了的解释,大量简 化了鉴别过程。为进一步验证PolyMAX法的准确性,将PolyMAX分析 结果与有限元分析相对比,发现两者具有相当高的一致性。因此,本文 认为在白车身模态试验中PolyMAX法是最佳的试验模态分析方法。 关键词:白车身模态试验分析方法MIMO PolyMAX 1

模态分析实验报告

模态分析实验报告 姓名: 学号: 任课教师: 实验时间: 指导老师: 实验地点:

实验1 传递函数的测量 一、实验内容 用锤击激振法测量传递函数。 二、实验目的 1)掌握锤击激振法测量传递函数的方法; 2)测量激励力和加速度响应的时间记录曲线、力的自功率谱和传递函数; 3)分析传递函数的各种显示形式(实部、虚部、幅值、对数、相位)及相干函 数; 4)比较原点传递函数和跨点传递函数的特征; 5)考察激励点和响应点互换对传递函数的影响; 6)比较不同材料的力锤锤帽对激励信号的影响; 三、实验仪器和测试系统 1、实验仪器 主要用到的实验仪器有:冲击力锤、加速度传感器,LMS LMS-SCADAS Ⅲ测试系统,具体型号和参数见表1-1。 仪器名称型号序列号灵敏度备注 数据采集和分析系统LMS-SCADAS Ⅲ比利时力锤2302-10 3164 2.25 mV/N 加速度传感器100 mV/g 丹麦B&K 表1-1 实验仪器 2 、测试系统 利用试验测量的激励信号(力锤激励信号)和响应的时间历程信号,运用数字信号处理技术获得频率响应函数(Frequency Response Function, FRF),得到系统的非参数模型。然后利用参数识别方法得到系统的模态参数。测试系统主要完成力锤激励信号及各点响应信号时间历程的同步采集,完成数字信号的处理和参数的识别。 测量分析系统的框图如图1-1所示。测量系统由振动加速度传感器、力锤和比利时LMS公司SCADAS采集前端及Modal Impact测量分析软件组成。力锤及加速度传感器通过信号线与SCADAS采集前端相连,振动传感器及力锤为ICP

模态分析理论

模态分析理论 Document number:WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT

模态分析指的是以振动理论为基础、以模态参数为目标的分析方法。首先建立结构的物理参数模型,即以质量、阻尼、刚度为参数的关于位移的振动微分方程;其次是研究其特征值问题,求得特征对(特征值和特征矢量),进而得到模态参数模型,即系统的模态频率、模态矢量、模态阻尼比、模态质量、模态刚度等参数。 特征根问题 以图3所示的三自由度无阻尼系统为例,设123m =m =m =m ,123k =k =k =k , 图三自由度系统 其齐次运动方程为: mz?+kz =0(8) 其中m ,k 分别为系统的质量矩阵和刚度矩阵, 12 3m 00m 00m=0m 0=0m 000m 00m ????????????????????,1 12 1222 1k -k 0k -k 0k=-k k +k -k =-k 2k -k 0 -k k 0-k k ???? ???????????????? ,则运动方程展开式为: ¨1 1¨22¨33z m 00k k 0z 00m 0z k 2k k z 000m 0k k z 0z ?? ??-???????? ??????????+--=????????????????????-???????????? (9) 定义主振型 由于是无阻尼系统,因此系统守恒,系统存在振动主振型。主振型意味着各物理坐标振动的相位角不是同相(相差0o )就是反相位(相差180o ),即同时达到平衡位置和最大位置。主振型定义如下: ()i i j ωt+i i sin ωt+=Im(e )φφi mi mi z =z z (10)

各种模态分析方法总结与比较

各种模态分析方法总结与比较 一、模态分析 模态分析是计算或试验分析固有频率、阻尼比和模态振型这些模态参数的过程。 模态分析的理论经典定义:将线性定常系统振动微分方程组中的物理坐标变换为模态坐标,使方程组解耦,成为一组以模态坐标及模态参数描述的独立方程,以便求出系统的模态参数。坐标变换的变换矩阵为模态矩阵,其每列为模态振型。 模态分析是研究结构动力特性一种近代方法,是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。模态是机械结构的固有振动特性,每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。这些模态参数可以由计算或试验分析取得,这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。这个分析过程如果是由有限元计算的方法取得的,则称为计算模记分析;如果通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数,称为试验模态分析。通常,模态分析都是指试验模态分析。振动模态是弹性结构的固有的、整体的特性。如果通过 AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF

模态分析方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性,就可能预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际振动响应。因此,模态分析是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。 模态分析最终目标是在识别出系统的模态参数,为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。 AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF

AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF 二、各模态分析方法的总结 (一)单自由度法 一般来说,一个系统的动态响应是它的若干阶模态振型的叠加。但是如果假定在给定的频带内只有一个模态是重要的,那么该模态的参数可以单独确定。以这个假定为根据的模态参数识别方法叫做单自由度(SDOF)法n1。在给定的频带范围内,结构的动态特性的时域表达表示近似为: ()[]}{}{T R R t r Q e t h r ψψλ= 2-1 而频域表示则近似为: ()[]}}{ {()[]2ωλωψψωLR UR j Q j h r t r r r -+-= 2-2 单自由度系统是一种很快速的方法,几乎不需要什么计算时间和计算机内存。 这种单自由度的假定只有当系统的各阶模态能够很好解耦时才是正确的。然而实际情况通常并不是这样的,所以就需要用包含若干模态的模型对测得的数据进行近似,同时识别这些参数的模态,就是所谓的多自由度(MDOF)法。 单自由度算法运算速度很快,几乎不需要什么计算和计

机床实验模态分析综述

机床的模态分析方法综述 甄真 (北京信息科技大学机电工程学院,北京100192) 摘要:模态分析是研究机械结构动力特性的一种近代方法,是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。机床在工作时,由于要承受各种变载荷而产生振动,其精度和寿命会受到影响。因此有必要对机床进行模态分析,了解其动态特性,以便进一步分析和改进。本文概述了模态分析的概念、研究意义及发展历史,介绍了机床模态分析的研究现状, 从理论方法与试验方法两方面指出了其关键技术以及研究发展方向。 关键词:模态分析;动态特性;机床;理论方法;实验方法 Summary of the model analysis method of machine tool ZHEN Zhen (Beijing Information Science & Technology University, Mechanical and Electrical Engineering College, Beijing, 100192) Abstract:Modal analysis is a modern method to study the dynamic characteristics of mechanical structure. It’s an important method in structure dynamic design and fault diagnosis of equipment.Its accuracy and lifetime will be affected due to withstand all kinds of variable load and vibration when the machine tool works.So it is necessary to make modal analysis and to understand the dynamic characteristics for machine tool in order to further analyze and improve. This paper summarizes the concept, significance and history of modal analysis and introduces the research status of model analysis of machine tool. It also points out the key technology and research direction in this field from two aspects of theoretical method and experimental method. Key words:model analysis; dynamic characteristics; machine tool; theoretical method; experimental method 0 引言 模态是指机械结构的固有振动特性,每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。模态分析是一种研究机械结构动力的方法,是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。振动模态是弹性结构的固有的、整体的特性。如果通过模态分析法搞清楚了结构物在某一个易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性,就可预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际响应。因此,模态分析是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法[1]。 模态分析将构件的复杂振动分解为许多简单而独立的振动,并用一系列模态参数来表征的过程。根据线性叠加原理,一个构件的复杂振动是由无数阶模态叠加的结果。在这些模态中。模态分析最终目标是识别出系统的模态参数,为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。模态分析主要分为3类方法:一是,基于计算机仿真的有限元分析法;二是,基于输入(激励)输出(响应)模态试验的试验模态分析法;三是,基于仅有输出(响应)模态试验的运行模态分析法。有限元分析属结构动力学正问题,但受无法准确描述复杂边界条件、结构物理参数和部件连接状态等不确定性因素的限制难以达到很高的精度。第二、三类方法属结构动力学反问题,基于真实结构的模态试验。因而能得到更准确

模态分析与振动测试技术

模态分析与振动测试技术 固体力学 S0902015 李鹏飞

模态分析与振动测试技术 模态分析的理论基础是在机械阻抗与导纳的概念上发展起来的。近二十多年来,模态分析理论吸取了振动理论、信号分析、数据处理数理统计以及自动控制理论中的有关“营养”,结合自身内容的发展,形成了一套独特的理论,为模态分析及参数识别技术的发展奠定了理论基础。 一、单自由度模态分析 单自由度系统是最基本的振动系统。虽然实际结构均为多自由度系统,但单自由度系统的分析能揭示振动系统很多基本的特性。由于他简单,因此常常作为振动分析的基础。从单自由度系统的分析出发分析系统的频响函数,将使我们便于分析和深刻理解他的基本特性。对于线性的多自由度系统常常可以看成为许多单自由度系统特性的线性叠加。 二、多自由度系统模态分析 对于多自由度系统频响函数数学表达式有很多种,一般可以根据一个实际系统来讨论,给出一种形式;也可根据问题的要求来讨论,给出其他不同的形式。为了课程的紧凑,直接联系本课程的模态分析问题,我们就直接讨论多自由度系统通过频响函数表达形式的模态参数和模态分析。即多自由度系统模态参数与模态分析。 多自由度系统模态分析将主要用矩阵分析方法来进行。 我们以N个自由度的比例阻尼系统作为讨论的对象。然后将所分析的结果推广到其他阻尼形式的系统。 设所研究的系统为N个自由度的定常系统。其运动微分方程为: (2—1) ++= M X CX KX F ?)阶式中M,C,K分别为系统的质量、阻尼及刚度矩阵。均为(N N 矩阵。并且M及K矩阵为实系数对称矩阵,而其中质量矩阵M是正定矩阵,刚度矩阵K对于无刚体运动的约束系统是正定的;对于有刚体运动的自由系统则是半正定的。当阻尼为比例阻尼时,阻尼矩阵C为对称矩阵(上述是解耦条件)。 N?阶矩阵。即 X及F分别为系统的位移响应向量及激励力向量,均为1

多模态话语分析

“蓝·创未来”广告是2010年北京国际车展上大众汽车倾力打造的一幅环保广告,当时从车展现场到北京大街小巷的候车亭里都贴满了这幅广告。选择该广告作为个案研究对象的原因有三:第一,这则广告尽管构图非常简单,却具备了语言、图形和颜色三个模态;第二,这幅广告的独特之处在于,颜色模态居于主导地位,而非语言或图像模态;第三,这幅广告具有鲜明的时代意义。从2009年底的哥本哈根世界气候峰会到国家战略性新兴产业规划①的出台,从“十二·五”规划到2011年9月6日胡锦涛主席在首届亚太经合组织林业部长级会议上发表的题为《加强区域合作实现绿色增长》的致辞,都反映了我国政府实现节能减排、低碳环保、绿色经济的强大决心和战略部署。而我国汽车业也进入了开发新能源、打造新能源汽车的历史阶段。所以这则广告非常契合目前中国大力倡导绿色经济的国家战略,是很有代表性的现代环保广告,内容洗练,留给人们很大的想象和思考空间。 大众汽车集团(中国)总裁兼CEO范安德博士向记者介绍大众汽车品牌“Think Blue (蓝·创未来)”的理念 一、多模态和多元识读概念的产生以及目前大学生多元识读能力现状的调查 随着科学技术的进步和社会生活的日益丰富多彩,人与人之间的交流方式正在发生着巨大变化。在公共交流的很多方面,我们可以深深感受到语言符号以及其他传统习惯中被人们认为是副语言的图像、音乐、颜色等,越来越多地处于突出、甚至是一种优势和中心的地位(韦琴红,2009)。作为单一模态的语言为主导的交流时代已经发展到了多模态交流的时代。然而,丰富多彩的符号资源是如何参与意义构建(meaning making)的、符号系统之间存在何种关系、人们如何解读充满多元符号系统的文本或其他载体,这些亟待解决的问题于20世纪90年代催生了一个新的研究领域——多模态话语分析(multimodal discourse analysis)。基于此,多元识读能力的概念也就应运而生。多元识读能力(multiliteracy),也称多模态识读能力,是新伦敦小组(New London Group)于2000年提出的概念,指具有能阅读所能接触到的各种媒体和模态的信息,并能循此产生相应的材料,如阅读互联网或互动的多媒体。Spiliotopoulos对多元识读有更宽广的视野,认为它指人们能从多种信息传递和信息网络理解各种模态的语篇,能发展批评性思维的技能,能与他人合作并帮助他们发展跨文化意识。根据现有材料,多元识读能力是多层次的,其中最高层次的能力要求参与者不仅能识读语篇信息,能解释符号和图像,利用多媒体和其他技术工具,如互联网,实现意义构建、学习和与他人互动(胡壮麟,2007;韦琴红,2009)。 多模态话语分析的概念和理论研究还处于初始阶段,国内外只有少数专家、学者从事该领域的研究。目前,人们多元识读的意识还几乎没有建立起来。然而,对于担当未来社会文化传播主力军的大学生而言,进行多元识读能力的培养有着非常重要的现实意义和时代意义。 为此,笔者选取了“2010北京国际车展”的大众汽车“蓝·创未来”环保广告为研究个案,以问卷调查和访谈的形式调查了北京部分高校不同年级的近200名本科生,尤其是英语专业本科生,了解其多元识读意识和能力。根据调查和访谈结果,笔者对大学生对该则广告解读的情况进行了总结: 1.大约92%的学生都能解读出蓝色代表海洋、天空,象征着清洁、环保的未来。这也说明颜色在这则广告中发挥的重要作用。 2.只有大约2%的学生,提及了广告把文字和颜色结合了起来,能够想到“Think”表示行动,广告要求大家用环保的思维方式去思考,然后行动,还世界一片蓝天。 3.大约3%的学生认为这则广告中的蓝色代表自由,目的是激起人们自由弛骋的想象,这是对广告的错误解读。 4.还有大约3%的学生提出,这则广告信息量太少,如果教师不提示是大众汽车的广告,

模态分析中的几个基本概念模态分析中的几个基本概念分析

模态分析中的几个基本概念 物体按照某一阶固有频率振动时,物体上各个点偏离平衡位置的位移是满足一定的比例关系的,可以用一个向量表示,这个就称之为模态。模态这个概念一般是在振动领域所用,你可以初步的理解为振动状态,我们都知道每个物体都具有自己的固有频率,在外力的激励作用下,物体会表现出不同的振动特性。一阶模态是外力的激励频率与物体固有频率相等的时候出现的,此时物体的振动形态叫做一阶振型或主振型;二阶模态是外力的激励频率是物体固有频率的两倍时候出现,此时的振动外形叫做二阶振型,以依次类推。一般来讲,外界激励的频率非常复杂,物体在这种复杂的外界激励下的振动反应是各阶振型的复合。模态是结构的固有振动特性,每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。这些模态参数可以由计算或试验分析取得,这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。有限元中模态分析的本质是求矩阵的特征值问题,所以“阶数”就是指特征值的个数。将特征值从小到大排列就是阶次。实际的分析对象是无限维的,所以其模态具有无穷阶。但是对于运动起主导作用的只是前面的几阶模态,所以计算时根据需要计算前几阶的。一个物体有很多个固有振动频率(理论上无穷多个),按照从小到大顺序,第一个就叫第一阶固有频率,依次类推。所以模态的阶数就是对应的固有频率的阶数。振型是指体系的一种固有的特性。它与固有频率相对应,即为对应固有频率体系自身振动的形态。每一阶固有频率都对应一种振型。振型与体系实际的振动形态不一定相同。振型对应于频率而言,一个固有频率对应于一个振型。按照频率从低到高的排列,来说第一振型,第二振型等等。此处的振型就是指在该固有频率下结构的振动形态,频率越高则振动周期越小。在实验中,我们就是通过用一定的频率对结构进行激振,观测相应点的位移状况,当观测点的位移达到最大时,此时频率即为固有频率。实际结构的振动形态并不是一个规则的形状,而是各阶振型相叠加的结果。 固有频率也称为自然频率( natural frequency)。物体做自由振动时,其位移随时间按正弦或余弦规律变化,振动的频率与初始条件无关,而仅与系统的固有特性有关(如质量、形状、材质等),称为固有频率,其对应周期称为固有周期。 物体做自由振动时,其位移随时间按正弦规律变化,又称为简谐振动。简谐振动的振幅及初相位与振动的初始条件有关,振动的周期或频率与初始条件无关,而与系统的固有特性有关,称为固有频率或者固有周期。 物体的频率与它的硬度、质量、外形尺寸有关,当其发生形变时,弹力使其恢复。弹力主要与尺寸和硬度有关,质量影响其加速度。同样外形时,硬度高的频率高,质量大的频率低。一个系统的质量分布,内部的弹性以及其他的力学性质决定 模态扩展是为了是结果在后处理器中观察而设置的,原因如下: 求解器的输出内容主要是固有频率,固有频率被写到输出文件Jobname.OUT 及振型文件Jobnmae.MODE 中,输出内容中也可以包含缩减的振型和参与因子表,这取决于对分析选项和输出控制的设置,由于振型现在还没有被写到数据库或结果文件中,因此不能对结果进行后处理,要进行后处理,必须对模态进行扩展。在模态分析中,我们用“扩展”这个词指将振型写入结果文件。也就是说,扩展模态不仅适用于Reduced 模态提取方法得到的缩减振型,而且也适用与其他模态提取方法得到的完整振型。因此,如果想在后处理器中观察振型,必须先扩展模态。谱分析中的模态合并是因为激励谱是其实是由一系列的激励组合成的一个谱,里面的频率不会是只有一个,而不同的激励频率对于结构产生的结果是不一样的,对于结果的贡献也是不一样的,所以要选择模态组合法对模态进行组合,得到最终的响应结果。

Abaqus模态分析实验报告

(一)创建部件 1:模块:部件 2:从菜单栏中选择部件→创建,弹出创建部件对话框 名称:LIAN_FuJian 模型空间:三维 类型:可变形 形状:实体 类型:拉伸 大约尺寸:2000,为部件最大尺寸的2倍 3:点击继续,进入草绘模式,为实体拉伸绘制截面草图。4:点击创建圆工具,绘制2个同心圆。大圆直径为1000,小圆直径为400。 5:点击创建构造:圆工具,绘制一个直径为700的构造圆。 6:点击创建构造工具,创建2条构造线,一并添加固定约束。 7:点击创建圆工具,以构造圆与竖直构造线的交点为圆心,绘制一个直径为100的圆。

8:点击环形阵列工具,点选刚才创建的圆为要阵列的实体,按下鼠标中键,弹出环形阵列对话框 个数:6 总角度:360 点击确定 阵列结果如下: 9:在绘图区按下鼠标中键,弹出编辑基本拉伸对话框 类型:指定深度 深度:200 点击确定,第一个部件绘制完成 10:创建第二个部件-轴:ZHOU。 (二)装配 1:模块:装配 2:点击创建实例工具,弹出创建实例对话框 创建实例:从部件 部件:按住Ctrl选取LIAN_FuJian与ZHOU这2个部件 实例类型:非独立(网格在部件上)

点击确定,装配体如下 2:点击平移实例工具,选择ZHOU为要平移的实例,点击完成。输入平移向量的起始点(0,0,0),回车;输入平移向量的终点(0,0,100),回车。再点击确定,平移后的装配体如下 3:点击合并/切割实例工具,弹出合并/切割实体对话框。部件名:ASM 运算:合并-几何 原始实体:禁用 相交边界:删除 点击继续,选择待合并的实例,框选整个模型,点击完成。4:在模型树下删除LIAN_FuJian-1和ZHOU-1 5:由于在接下来的分析中只需要用到ASM部件,故可以将LIAN_FuJian和ZHOU删除。 模块:部件 点击部件管理器工具,选中LIAN_FuJian和ZHOU,删除。

模态分析在工程中的应用概述

模态分析在工程中的应用概述 学号:XXXXXX 姓名:XXX 模态分析是研究结构动力特性的一种近代方法,是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。模态是机械结构的固有振动特性,每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。这些模态参数可以由计算或试验分析取得,这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。这个分析过程如果是由有限元计算的方法取得的,则称为计算模态分析(FEA);如果通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数,称为实验模态分析(EMA)。通常,模态分析都是指实验模态分析。振动模态是弹性结构的固有的、整体的特性。如果通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一个易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性,就可能预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际振动响应。因此,模态分析是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。 模态分析所寻求的最终目标在于改变机械结构系统由经验与类比和静态设计为动态、优化设计方法;在于借助试验与理论分析相结合的方法,对已有结构系统进行识别、分析和评价,从中找出结构系统在动态性能上所存在的问题,确保工程结构能安全可靠及有效地工作;在于根据现场测试的数据来这段及预报振动故障和进行噪声控制。通过这些方法为老产品的改进和新产品的设计提供可靠的依据。[1] 模态分析是一项综合性技术,可以应用于各个工程部门及各种工程结构。机器、建筑物、航天航空飞行器、船舶、汽车等的实际振动千姿百态、瞬息万变。模态分析提供了研究各种实际结构振动的一条有效途径。首先,将结构物在静止状态下进行人为激振,通过测量激振力与响应并进行双通道快速Fourier 变换(FFT)分析,得到任意两点之间的机械导纳函数(传递函数)。用模态分析理论通过对实验导纳函数的曲线拟合,识别出结构物体的模态参数,从而建立起结构物体的模态模型。根据模态叠加原理,在已知各种载荷时间历程的情况下,就可以预言结构物体的实际振动的响应历程或响应谱。[2] 模态分析技术的应用可以归纳为以下几个方面:评价现有结构系统的动态特性,在新产品设计中进行结构动态特性的预估及优化设计,诊断及预报机构系统的故障,控制结构的辐射噪声,识别结构系统的载荷。[1] 下面对近几年国内模态分析在工程中各个方面的应用分别进行概述。 1.评价现有结构系统的动态特性 在处理结构的振动问题时,必须对其动态特性有全面的了解,而其动态特性

多模态批评话语分析

多模态批评话语分析 随着互联网和多媒体的迅速发展和广泛应用,语言文本不再是交际的唯一手段,图像、手势、动作、颜色、声音等其他非语言符号也成为信息传递的重要方式。我们生活在一个由多种符号资源构成的社会中,意义的构建不再单纯依靠语言文本,而是越来越依赖各种符号资源的整合。人类交流所依赖的媒介和渠道被称之为“模态”(modality),例如:语言、声音、颜色、图像、手势等符号系统。作为人类的一种重要交际行为,话语自然具有多模态性。传统的话语分析以大于句子的语言单位作为研究对象,对实际使用中的语言进行观察和分析,研究语言的组织结构、使用特点、语法规律、语言中的制约因素等内容,忽略了能够传递大量重要信息的其他非语言符号。可见,传统的话语分析已经不能满足人们的实际交际需要,多模态话语分析符合当下信息时代发展的要求和趋势。多模态话语分析为人类理解丰富多彩的符号系统提供了新视角,目前已发展成为一种重要的话语分析方式。像语言一样,视觉符号和声音符号貌似正常或中立(平淡无奇),实则隐含着个人或社会团体的不公正、偏见和歧视。因此,在多模态话语分析中,我们应坚持批评的立场,给予非语言模态符号足够的重视,关注其中含而不露的意识形态意义,尤其是那些被人们习以为常的思想和观点。在多模态话语和批评话语分析互相影响

和借鉴的基础上,多模态批评话语分析应运而生。 20世纪90年代,多模态话语分析在西方开始兴起,引起越来越多语言学家的关注。传统意义上的话语分析注重分析语言符号系统和语义结构本身,忽略了对其他符号系统(例如:图像、声音、颜色、手势等)的研究。随着现代科学技术的发展,人类交际开始依靠多种模态共同完成,包括图像、音乐、声音、颜色等。而这种运用语言、图像、声音、动作等多种符号资源进行交际的现象就是“多模态话语”(multimod aldis-course)。学界对交际中出现的图像、手势、姿态以及空间的运用也产生了浓厚兴趣。学者们认识到,对于意义理解不仅需要对话语语言的分析,更要对独立或相互依赖的其他符号资源进行研究。法国语言学家BarthesRlando是最早从事多模态话语分析研究的学者之一。他在1977年发表的论文《形象的修辞》中探讨了图像在表达意义上与语言的相互作用[1]。Kress和VanLeuwene[2][3][4](P343-368)[5](P35-50)作为社会符号学的代表研究了模态与媒体的关系,在系统功能语言学的基础上,构建了视频话语的分析模式和多模态话语分析框架,探讨了多模态符号表达意义的现象,包括视觉图像、颜色语法以及报纸的版面设计和不同媒介的作用等方面。2007年,朱永生[6](P82-86)提出了两种多模态话语的识别标准:(1)同时使用两种模态的话语叫做“多模态话语”;(2)只涉及一种模态,但包含两个或更多符号系统的话语也是“多模态话语”,比如:视觉

_喜羊羊与灰太狼之虎虎生威_的多模态话语分析

20世纪90年代西方兴起了多模态话语分析,为 由多种符号组成的语篇分析提供了途径。此种分析方法能帮助读者了解不同模态作为社会符号如何共同作用构成意义,达到意义潜势,对提高人们多模式话语识读具有积极的意义。随着科技的不断进步,人们的生活越来越丰富多彩,各种多媒体充斥着人们的生活,多模态话语分析也越来越多地被应用于影视戏剧、电视广告、FLASH 、大型演出及舞台表演等等。本文拟以功能语言学理论和视觉语法为基础,结合声音系统,以电影语篇目前最为流行的《喜羊羊与灰太狼之虎虎生威》(下简称《虎虎生威》)为例进行多模态话语分析,旨在提高人们多模态话语识读能力及为观众赏析此电影提供一个新的视角。 一、理论背景 1.多模态语篇 朱永生提到了识别多模态语篇的两个判断标准。首先是看涉及的模态种类的多少。[1]模态指交流的渠道和媒介,包括语言、技术、图象、颜色、音乐等符号系统。准确地说,有视、听、嗅、触、味五个感官,五种交际渠道,即“五个模态”。例如看电视时,我们通过视觉模态观看电视画面,通过听觉模态收听声 音。其次,判断多模态语篇还可以看涉及符号系统的多少。例如小说中的插图,通常情况下只涉及一种视觉模态,但它还包含文字、图画、色彩的变化以及印刷体式的调整等。再如,电视广告,不仅包含视觉模态,还有听觉模态。简而言之,多模态语篇就是指涉及多种感知模态或由一种以上符号系统共同编码构建整体意义、传递信息的文本。 2.多模态话语分析 多模态话语分析的主要理论基础是Halliday 创立的系统功能语言学理论,其出发点是语言是社会符号。Halliday 认为语言系统中有三个用来表示功能意义的元功能,或称纯理功能:概念功能、人际功能和语篇功能。其中概念功能指语言对人们在现实世界(包括内心世界)中各种经历加以表达的功能,人际功能指讲话者运用语言参加社会活动的功能,语篇功能指语言用于组织信息的功能。Halliday 建构功能语法的目的是为语篇分析提供一个理论框架,这个框架可以用来分析英语中任何口头或书面语篇。 [2]32 Kress 和van Leeuwen 以halliday 的系统功能 语言学理论为基础,在将图像也看作社会符号的前提下,将Halliday 功能语言学中的纯理功能思想延 收稿日期:2010-12-17 作者简介:郭思斯(1986-),女,河北石家庄人,硕士研究生,主要从事英语语言学研究。 《喜羊羊与灰太狼之虎虎生威》的多模态话语分析 郭思斯 (南京师范大学外国语学院,江苏南京 210097) 摘 要:由于电影话语分析涉及到图像、音乐、语言、声音、文本等多种符号模态,以往人们常从 文学评论、电影评论、心理学、美学等宏观角度出发对其进行探讨,而较少使用以语言学为切入点的语篇分析方法。通过从再现意义、互动意义和构图意义上讨论电影《喜洋洋与灰太狼之虎虎生威》中虎威太岁拜年的图像意义表达方式,从电影的角度分析虎威太岁出场的场景、场面调度、画格,从动 画的独特特点分析该电影中各个动画人物色彩等各级阶符号,以及从图像、文字如何与听觉模态音乐等互动方面分析其背景音乐及片尾插曲,可以发现多模态话语分析理论在动画电影分析中具有可行性。 关键词:多模态话语分析;动画电影;图像符号系统;声音符号系统中图分类号:H0-06 文献标识码:A 文章编号:1673-1972(2011)02-0098-04 第13卷第2期石家庄学院学报 Vol.13,No.22011年3月 Journal of Shijiazhuang University Mar.2011

模态分析理论基础

点,有图可知节点并不唯一,而且修改前后节点的位置未变。对应尽可能避开结构振动的节点,以免给测量带来误差。4.4试验模态分析 试验模态分析的目的是为了验证理论模态分析的正确性的基础上进行深入研究奠定基础。 4.4.1试验模态分析的理论基础阻1所以在进行模态实验为在理论模态分析 在物理坐标下,描述N自由度离散振动系统的运动微分方程为 阻】耕+【c】扛}+医】M=沙}(4.2)式中:【M]——质量矩阵(对称且正定),M∈R~, 【C】——阻尼矩阵,C∈R“”, 晖】——刚度矩阵(对称且正定或半正定),K∈R“”, {x),{卦,{封——N维位移、速度和加速度响应向量, {厂(r))——_N维激振力向量。 设系统的初始状态为零,对式(4.2)两边进行拉普拉斯变换可得 ([Mls2“C]s+【K]){X0))=【Z(s)]{工0))={F0))式中的矩阵 【Z(s)]-([M]s2+[c]s+[K】) 反映了系统的动态特性,称为系统动态矩阵或广义阻抗矩阵,其逆阵 [日(5)】=[Z(s)】~=(【M]s2+【C]s+[K])。1称为广义导纳矩阵,也就是传递函数矩阵。由式(2.2)可知 {x(J))_【日0)】(F(J)} 在上式中.令S=joJ,即可得到系统在频域内输出和输入的关系式 {并(国)}=【日(脚)】(F(国))(4.3)(4.4)(4.5)(4.6)(4.7) 式中[H(co)】为频率响应函数矩阵。[H(∞)】矩阵中第f行_,列的元素 %(叻2篇(48)表示仅在』坐标激振(其余坐标激振力为零)时,i坐标的响应与激振力之比。 在式(4.4)中令S=_,∞,可得阻抗矩阵

有关模态分析的理解

模态分析的应用及它的试验模态分析 模态分析是研究结构动力特性一种近代方法,是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。模态是机械结构的固有振动特性,每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。这些模态参数可以由计算或试验分析取得,这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。这个分析过程如果是由有限元计算的方法取得的,则称为计算模记分析;如果通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数,称为试验模态分析。通常,模态分析都是指试验模态分析。振动模态是弹性结构的固有的、整体的特性。如果通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性,就可能预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际振动响应。因此,模态分析是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。 模态分析最终目标是在识别出系统的模态参数,为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。 模态分析技术的应用可归结为以下几个方面: 1) 评价现有结构系统的动态特性; 2) 在新产品设计中进行结构动态特性的预估和优化设计; 3) 诊断及预报结构系统的故障; 4) 控制结构的辐射噪声; 5) 识别结构系统的载荷。 机器、建筑物、航天航空飞行器、船舶、汽车等的实际振动千姿百态、瞬息变化。模态分析提供了研究各种实际结构振动的一条有效途径。首先,将结构物在静止状态下进行人为激振,通过测量激振力与胯动响应并进行双通道快速傅里叶变换(FFT)分析,得到任意两点之间的机械导纳函数(传递函数)。用模态分析理论通过对试验导纳函数的曲线拟合,识别出结构物的模态参数,从而建立起结构物的模态模型。根据模态叠加原理,在已知各种载荷时间历程的情况下,就可以预言结构物的实际振动的响应历程或响应谱。 近十多年来,由于计算机技术、FFT分析仪、高速数据采集系统以及振动传感器、激励器等技术的发展,试验模态分析得到了很快的发展,受到了机械、电力、建筑、水利、航空、航天等许多产业部门的高度重视。已有多种档次、各种原理的模态分析硬件与软件问世。在各种各样的模态分析方法中,大致均可分为四个基本过程: (1)动态数据的采集及频响函数或脉冲响应函数分析 1)激励方法。试验模态分析是人为地对结构物施加一定动态激励,采集各点的振动响应信号及激振力信号,根据力及响应信号,用各种参数识别方法获取模态参数。激励方法不同,相应识别方法也不同。目前主要由单输入单输出(SISO)、单输入多输出(SIMO)多输入多输出(MIMO)三种方法。以输入力的信号特征还可分为正弦慢扫描、正弦快扫描、稳态随机(包括白噪声、宽带噪声或伪随机)、瞬态激励(包括随机脉冲激励)等。 2)数据采集。SISO方法要求同时高速采集输入与输出两个点的信号,用不断移动激励点位置或响应点位置的办法取得振型数据。SIMO及MIMO的方法则要求大量通道数据的高速并行采集,因此要求大量的振动测量传感器或激振器,试验成本较高。 3)时域或频域信号处理。例如谱分析、传递函数估计、脉冲响应测量以及滤波、相关分析等。(2)建立结构数学模型根据已知条件,建立一种描述结构状态及特性的模型,作为计算及识别参数依据。目前一般假定系统为线性的。由于采用的识别方法不同,也分为频域建模和时域建模。根据阻尼特性及频率耦合程度分为实模态或复模态模型等。

模态分析综述

模态分析综述 1、前言 最初是听师兄们说起“模态”这么名词的,但由于各种原因刚开始对模态没有过多的关注,后来选课的时候师兄们极力推荐褚老师的模态分析课,说以后用处很大,于是就毅然决然的选了褚老师的结构模态分析理论与应用这门课。初次上这课并不怎么听得懂,但却被褚老师幽默风趣的讲课风格所吸引!另外褚老师世界著名的振动噪声测量及分析解决方案供应商Brüel&K?jr中国公司外聘技术专家、技术总工程师的头衔也深深地震撼了我,并且也激发了我去深入了解模态的兴趣,于是在上网和查阅了一些书籍之后对模态分析有了一定的认识,然而遗憾的是目前对于常用的模态分析软件ansys还不是很熟练,所以也就只好先写一下自己对于模态分析的认知了,还望老师海涵! 模态分析是近代才被用来研究结构动力特性的一种方法,是被用在工程振动领域中的系统识别上的。模态是机械结构固有的振动特性,每一个模态都具有自己特定的固有频率、阻尼比和模态振型。我想这应该就像每个人都具有自己独特的DNA一样吧,可以根据这个特性来辨识每个人的身份。机械结构的这些模态参数通常是计算机或者实验分析来获得的,而进行计算或者分析的过程就被称之为模态分析。模态分析的过程应该和人类的DNA检测差不多吧。通常将通过试验把采集到的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数的方法称为试验模态分析。通过模态分析的方法可以搞清楚结构物在某一个易受影响的频率范围内的各阶主要模态的特性,这样就可以预先知道结构在此频段内在外部或者内部各种振源作用下所产生的实际振动响应。也正因此模态分析成为了结构动态设计以及设备故障诊断的重要方法。其实这样看来,模态分析的过程真的和DNA检测相类似,通过DNA检测也可以知道某个人是否存在先天的生理病因,并及时的得到预防和治疗。 2、模态分析的发展过程 模态分析技术是起源于上世纪30年代所提出来的将机电进行比拟机械阻抗技术。然而在当时由于测试技术及计算机技术的限制,模态分析技术在很长的时期

模态分析理论应用实际的讨论

模态分析理论应用实际的讨论 模态分析在结构设计中的应用认识小结 在结构设计中,我们通常要运用模态分析的方法来辅助设计,提高结构设计的合理性和科学性。模态参数获取有两种方法: 一种是有限元法,一般的FEA软件都可以计算,WB当然也没有问题拉; 一种是测试的方法,比如用LMS https://www.doczj.com/doc/043477790.html,b来测试。 这两种方法对于测试简单的结构是没有问题的,分析结果和试验结果很吻合。但是对于复杂的装配体结构,FEA软件就显得无能为力了,因为装配体有令人讨厌的结合面,对于结合面的分析,据我所知目前还没有比较好的办法(就算是最高的CAE高手恐怕也算不准)。所以复杂装配体的模态一般用测试的方法解决。当然CAE工程师可以用实验数据得到的结合面刚度阻尼值来修正自己的有限元模型。 一般模态分析的结果中,最受关注的是固有频率值及其振型。固有频率主要用以对照结构外的激振频率,看是否出现共振,共振出现的后果很严重,它会使设备的加工精度降低很多,另外固有频率值是衡量结构动静刚度的标杆,如果我想提高结构的动静刚度,不断改变自己设计的结构一般就能实现,当然设计水平也很重要;而通过观察振型我可以判断这个振型是否影响我设备的加工精度,如果影响的话,我会考虑将改变这个振型的频率,避免实际生产中出现加工精度降低的情况。模态分析在CAE中应该很简单,算出固有频率和振型也很轻松。但是如何在设计中运用好这个工具其实有很多学问。对于振型而言,可能不同的领域关注的焦点可能会不一样。以机床为例,如果计算机床的床身模态振型,可能振型有弯曲,扭转等众多振型,如果存在机床进刀、加工方向的振型,那么有可能这些振型会影响机床的加工精度。那么在设计阶段就必须对结构进行调整,比如修改结构内部的肋板分布,提高影响加工精度振型的固有频率,减少发生共振进而影响机床加工精度的可能性。我的看法是,振型模态分析要和结构强度刚度分析结合在一起,强度分析结果的高应力区如果和某一阶模态振型位移较大区域重合,就可认为结构是偏危险的,这些高应力区域有可能就是疲劳裂纹的萌生位置,而实际中的连续结构体振型应该是无穷多的,经典理论认为实际工程中能够对结构安全产生影响的往往只是低阶的频率振型,所以只要结构避开低阶共振区就能安全运行,然而随着结构形式运行条件等因素的不断变化,现代机械的振动形式也越来越复杂,除了静态强度刚度,动态强度刚度也越来越重要,在水中的湿模态分析,目前似乎还没有完美简洁的解决办法,计算分析所采用的模型和计算条件与实际运行中结构之间的差异会直接影响计算结果的精度,所以如何减小这个差异,或者说如何使分析过程更加接近实际是一直以来我们的目标。 模态分析中经常遇到的问题就是当分析对象为装配体的时候。装配体模态计算的正确性绝不仅仅在熟悉产品这么简单,尤其是类似于螺栓结合面、导轨结合面的地方,关于结合面的研究老早就到了一个瓶颈了,由于结合部特性参数的影响因素众多,如结合面材料、加工方法和表面质量,结合面介质及其性质,结合面几何形状及法面压力大小等,特别是在结合部作用机理尚未被真正揭示之前,要在理论上精确获得结合部的特性参数及其分析计算表达式非常困难,故用有限元法识别精度还有待验证。 结合部动力学参数识别问题的确是个技术性难题。目前解决好这一问题的手段是:测试+仿真,建立混合模型。另外对于产品的认知度问题是个值得讨论的问题,比如加强劲板形状的设计就是个问题。你是否已经能够罗列出各种简单振动模式下最好的结构形式?首先列一张表,然后你会心里有数些。但产品并非那么简单,所以需要设计复杂结构。那么,仅仅凭借模态测试是不够的,需要做结构形式的优化,那我们现有的优化技术中,拓扑优化是解决这一问题的好帮手。 曾经拿一家公司的产品,测试和计算发现他们的产品第一阶模态就到了300Hz以上,而同形式的产品,国内仅能到70几Hz.这个差距是何等的大?想办法把我们的产品也做到这样,那你就牛了。 这里谈到结构优化,我就插一句,ANSYS Workbench在分析或者说验证方面很不错,但是要涉及到拓扑优化和形貌优化则比较差,几乎不能应用到实际工程中,最多使用的尺寸优化。如果大家要做结构优化的话,建议使用一下HyperWorks/Optistruct,这个在结构优化上可以说是绝对领先的。. 还有就是共振的实际分析

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