模态分析实验报告
- 格式:doc
- 大小:565.04 KB
- 文档页数:7
篇一: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 3164灵敏度2.25 mv/n 100 mv/g备注比利时丹麦 b&k数据采集和分析系统 lms-scadas ⅲ2302-10 力锤加速度传感器表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型传感器,需要scadas采集前端对其供电。
scadas采集相应的信号和进行信号处理(如抗混滤波,a/d转换等),所测信号通过电缆与电脑完成数据通讯。
图1-1 测试分析系统框图四、实验数据采集 1、振动测试实验台架实验测量的是一段轴,在轴上安装了3个加速度传感器,如图1-2所示,轴由四根弹簧悬挂起来,使得整个测试统的频率很低,基本上不会影响到最终的测试结果。
模态分析实验报告1.引言模态分析是一种常用的结构动力学方法,旨在研究结构在不同频率下的振动特性,对于结构设计和加固具有重要意义。
本实验旨在通过模态分析方法,研究一个简单的结构体系的固有频率和振型。
2.实验目标通过实验测量和计算,得到结构的第一、第二和第三固有频率,并利用模态分析方法绘制结构的振型图。
同时,通过实验结果对比,验证模态分析方法的有效性。
3.实验材料和方法(1)材料:实验所用的结构是一个简单的桥梁模型,由若干根长木棒组成。
(2)方法:悬挂测频仪对结构进行激振,通过麦克风捕捉振动信号,并用计算机进行分析和处理。
4.实验过程(1)组装结构体系:根据实验设计要求,组装简单桥梁模型,确保结构的稳定性和一致性。
(2)悬挂测频仪:将测频仪正确安装在结构体系的一侧,并调整好位置和角度。
(3)激振:根据测频仪的说明书,调节激振源的频率和幅值,使结构产生振动。
(4)数据记录:用麦克风将振动信号转化为电信号,并通过计算机采集和记录数据。
(5)模态分析:利用采集的数据,进行模态分析,计算结构的固有频率和振型。
(6)数据处理:整理和分析实验结果,绘制振型图并与理论值进行比较。
5.结果分析通过实验和数据处理,得到结构的第一、第二和第三固有频率分别为f1、f2和f3、根据模态分析方法,绘制结构的振型图。
将实验结果与理论值进行比较,进行误差分析、灵敏度分析等。
6.结论本实验利用模态分析方法,研究了一个简单的结构体系的固有频率和振型,并通过实验结果与理论值的比较,验证了模态分析方法的有效性。
通过本实验,我们更深入地理解了结构振动的基本原理和方法,具备了一定的模态分析实验技能。
7.实验总结本实验通过模态分析方法研究了结构的振动特性,对于结构设计和加固具有重要意义。
在实验过程中,我们遇到了一些困难和问题,通过积极探索和思考,取得了一定的实验成果。
但我们也发现了许多不足之处,如实验设计和数据处理的精确性等,需要进一步改进和完善。
结构模态分析实验报告1. 引言在结构工程领域中,结构模态分析是一种重要的分析方法,旨在研究和了解结构的固有特性,包括自然频率、振型和阻尼等。
通过模态分析,我们可以评估结构的稳定性、安全性以及对外界激励的响应能力。
本实验旨在通过模态分析方法对某一结构进行测试和分析,以获取结构的模态参数。
2. 实验设备和方法2.1 实验设备本实验使用的设备包括: - 振动台:用于提供激励力的设备。
- 振动传感器:用于测量结构的振动响应。
- 数据采集系统:用于采集传感器测量到的数据。
2.2 实验方法本实验采用以下步骤进行结构模态分析: 1. 确定实验对象:选择待测试的结构,并对其进行准备,如清洁表面、固定传感器等。
2. 安装传感器:将振动传感器安装在结构的关键位置,以测量结构的振动响应。
3. 准备振动台:调整振动台的参数,如频率、振幅等,以提供适当的激励力。
4. 开始振动测试:启动振动台,通过施加激励力对结构进行振动,并同时采集传感器的数据。
5. 数据分析:利用数据采集系统获取的数据,进行模态分析,计算结构的自然频率、振型等参数。
6.结果分析:根据计算得到的模态参数,对结构的稳定性和响应能力进行评估。
3. 实验结果通过实验和数据分析,我们得到了以下结构的模态参数: - 自然频率1:X Hz - 自然频率2:Y Hz - 自然频率3:Z Hz同时,我们还得到了结构的振型图,描述了结构在不同振动频率下的振动形态。
4. 结果分析根据实验结果,我们可以对结构的稳定性和响应能力进行初步评估。
通过比较得到的自然频率和已知的设计要求,我们可以判断结构是否存在共振现象;通过分析振型图,我们可以了解结构在不同振动频率下的振动特点。
5. 结论本实验通过结构模态分析方法,获取了待测试结构的模态参数,并对其稳定性和响应能力进行了初步评估。
实验结果表明,该结构在给定的激励条件下表现出良好的稳定性和响应能力。
这些结果对于结构的设计和改进具有重要的参考价值。
《机械工程测试技术》综合实验报告实验项目名称:机械结构固有模态实验班级:机械32实验小组成员姓名(学号):张豪47 张唯48赵亮49 景世钊33王汝之42 朱金格28实验小组组长:张豪实验报告日期: 15/12/12实验目的:针对机械结构(简支梁、悬臂梁、圆盘)的固有模态进行分析,了解几种常用的结构动态特性激励方法,掌握机械结构固有模态的测试系统设计、测试系统搭建、数据采集及信号分析方法和技术。
实验原理:模态分析方法及其应用:模态分析方法是把复杂的实际结构简化成模态模型,来进行系统的参数识别(系统识别),从而大大地简化了系统的数学运算。
通过实验测得实际响应来寻示相应的模型或调整预想的模型参数,使其成为实际结构的最佳描述。
主要应用有:用于振动测量和结构动力学分析。
可测得比较精确的固有频率、模态振型、模态阻尼、模态质量和模态刚度。
可用模态实验结果去指导有限元理论模型的修正,使计算模型更趋完善和合理。
用来进行结构动力学修改、灵敏度分析和反问题的计算。
用来进行响应计算和载荷识别。
模态分析基本原理:工程实际中的振动系统都是连续弹性体,其质量与刚度具有分布的性质,只有掌握无限多个点,在每瞬时的运动情况,才能全面描述系统的振动。
因此,理论上它们都属于无限多自由度的系统,需要用连续模型才能加以描述。
但实际上不可能这样做,通常采用简化的方法,归结为有限个自由度的模型来进行分析,即将系统抽象为由一些集中质块和弹性元件组成的模型。
模态分析是在承认实际结构可以运用所谓“模态模型”来描述其动态响应的条件下,通过实验数据的处理和分析,寻求其“模态参数”,是一种参数识别的方法。
模态分析的实质,是一种坐标转换。
其目的在于把原在物理坐标系统中描述的响应向量,放到所谓“模态坐标系统”中来描述。
这一坐标系统的每一个基向量恰是振动系统的一个特征向量。
也就是说在这个坐标下,振动方程是一组互无耦合的方程,分别描述振动系统的各阶振动形式,每个坐标均可单独求解,得到系统的某阶结构参数。
实验一用不测力模态分析法测量简支梁的模态参数、实验目的(1)学习不测力实验模态分析方法的原理(2)掌握用不测力模态分析法测量结构固有频率、模态振型、模态阻尼比的方法、实验系统框图三、实验原理所谓不测力法就是在试验过程中不需要测量激励力的方法。
工程中的的大量结构和机器都是很难人工施加激励力的。
其结构的响应主要由环境激励引起的,而这些环境激励是既不可控又难以测量的。
不测力法只能利用系统的响应数据对固有频率、模态振型、模态阻尼或阻尼比这几个模态参数进行估计,而这几个模态参数已经能够满足绝大多数工程中结果动力特性分析的要求。
不测力法模态软件利用测量得到相应的自功率谱、互功率谱、传递率和相干函数进行模态参数估计。
前述的运行模态分析法(OMA属于不测力模态分析法。
不测力法也可分为解析法和图解法两种类型。
使用范围与测力法一致。
图解法也可选用自互功率谱综合法或传递函数法,解析法可选用随机子空间法(SSI)。
四、实验步骤简支梁的几何尺寸为:长(x向)625mm宽(y向)50mm使用不测力法做其z方向的的振动模态,实验过程如下。
1. 测点的确定可以将简支梁分出八等分,即九个结点,去掉两端的两个节点以及2号节点,共选取6个测点,如图所示。
实验时,将传感器放置于每一个等分点处。
2. 连接仪器将两个测量用的加速度传感器分别接入采集器的的通道1和通道23. 测量设置打开仪器电源,启动分析软件,选择频谱分析模式。
新建4个窗口,分别显示通道1和通道2的时间波形以及通道1和通道2的平均谱,平衡清零后,即可开始采样。
4. 参数设置(1)系统参数设置:采样频率:2kH z;采样方式:连续;触发方式:自由采集;平均方式:线性平均;平均次数:100次;时域点数:2048点;窗类型:海宁窗•(2)通道参数设置:参考通道:通道1。
工程单位和灵敏度:参考实验十。
本实验中,两个传感器的灵敏度必须设置正确。
模态参数:编写测点号和方向。
实验时,将其中一个传感器放置在参考点处,并在整个测试过程中该传感器位置不变,其通道的“几何参数(模态参数)”栏中“参考标识”打“V”,其余通道的“参考标识”打“X”;移动另外一个传感器进行测量,在每一批次的测试过程结束之后,都要对通道2的测点编号进行设置,具体做法与测力模态分法相似。
汽车挡风玻璃模态试验报告(模态分析理论与试验第三小组)**: **小组:三组学号:*******目录1 试验目的 (3)2 试验仪器 (3)3 试验对象 (3)4 试验测量和分析系统 (4)5 实验原理 (5)5.1 传递函数 (5)5.2 相干函数 (5)5.3 误差控制 (6)6 模态分析方法和测试过程 (7)6.1 激励方法 (7)6 .2 结构安装方式 (7)7、实验步骤 (8)7.1测点的确定 (8)7.2 仪器连接 (9)7.3 结构生成及约束 (9)7.4 参数设置与采样 (9)7.5实验数据分析处理 (10)8、实验结果和分析 (13)8.1 模态频率和阻尼 (13)8.2 试验与仿真对比 (18)8.3 分析结论 (21)1 试验目的1。
学习模态分析原理和模态测试方法;2。
试验分析得到汽车挡风玻璃的前15阶模态的模态参数;3.试验分析汽车挡风玻璃的动态振动特性;4。
为汽车挡风玻璃的有限元分析计算模型的修改提供可靠依据.2 试验仪器试验仪器如表1所示:表1 试验仪器列表3 试验对象试验对象:POLO三厢车前挡风玻璃.实验对象附件描述见表2表2 实验对象描述4 试验测量和分析系统试验测量分析系统由三大部分组成:试验试验激振系统,响应采集系统,模态分析和处理系统。
其中,(1) 试验激振系统包括:江苏联能LC系列力锤;(2) 响应采集系统包括加速度传感器、和DASP信号采集系统;(3)模态分析和处理系统主要是DASP和Matlab软件。
具体的组成方式如图1和图2所示。
图1模态试验测量分析系统模型示意图图2模态试验测量分析系统-电荷放大器图3模态试验测量分析系统—INV 306U DASP数采系统5 实验原理5。
1 传递函数试验模态分析是基于系统响应和激振力的动态测试,即通过振动测试,经信号处理和参数识别确定系统的模态参数,建立以模态参数表示的运动方程.从模态分析理论可知,这些参数可以通过传递函数或频响函数曲线进行分析求得。
一、实验目的1. 通过实验了解梁的模态特性,包括固有频率和振型;2. 掌握梁模态分析的基本方法,包括激振、信号采集、数据处理等;3. 熟悉实验设备的操作和调试,提高实验技能。
二、实验原理梁的模态分析是研究结构振动特性的重要手段。
本实验采用共振法进行梁的模态分析,即通过激振使梁产生振动,通过信号采集和数据处理得到梁的固有频率和振型。
三、实验设备与材料1. 实验设备:激振器、加速度传感器、信号采集系统、数据采集卡、计算机等;2. 实验材料:一根等截面简支梁。
四、实验步骤1. 将梁固定在实验台上,确保梁的支承条件符合简支梁的要求;2. 将加速度传感器粘贴在梁上,用于采集梁的振动信号;3. 连接信号采集系统和数据采集卡,确保信号采集系统与计算机正常连接;4. 开启激振器,进行激振实验;5. 采集梁的振动信号,并对信号进行预处理,如滤波、去噪等;6. 利用信号处理软件对采集到的信号进行频谱分析,得到梁的固有频率和振型。
五、实验结果与分析1. 实验数据(1)梁的几何参数:长度L=1000mm,宽度b=50mm,高度h=100mm;(2)材料参数:弹性模量E=2.06×10^5 MPa,密度ρ=7850 kg/m^3;(3)实验得到的固有频率和振型。
2. 实验结果分析(1)固有频率:根据实验数据,得到梁的前三阶固有频率分别为f1=50Hz、f2=120Hz、f3=180Hz;(2)振型:通过频谱分析,得到梁的前三阶振型如图1所示。
图1 梁的前三阶振型从实验结果可以看出,梁的固有频率和振型与理论计算值基本吻合,说明本实验所采用的模态分析方法具有较高的精度。
六、实验总结1. 通过本次实验,掌握了梁的模态分析基本方法,提高了实验技能;2. 熟悉了实验设备的操作和调试,为今后进行类似实验奠定了基础;3. 实验结果表明,本实验所采用的模态分析方法具有较高的精度,为工程实际提供了参考。
七、实验建议1. 在实验过程中,注意激振器的激振频率应与梁的固有频率接近,以提高实验精度;2. 信号采集时,应确保传感器粘贴牢固,避免信号干扰;3. 在数据处理过程中,注意滤波、去噪等预处理步骤,以提高数据质量;4. 实验过程中,应仔细观察梁的振动现象,以便及时发现问题并进行调整。
Abaqus模态分析报告实验报告材料一、引言模态分析是结构动力学中的重要分析方法,它用于确定结构的固有频率和振型。
Abaqus 作为一款功能强大的有限元分析软件,为模态分析提供了高效、准确的解决方案。
本报告将详细介绍使用 Abaqus 进行模态分析的实验过程、结果以及相关分析。
二、实验目的本次实验的主要目的是通过 Abaqus 软件对给定的结构进行模态分析,获取其固有频率和振型,评估结构的动态特性,并为后续的结构设计和优化提供依据。
三、实验模型实验所分析的结构为一个简单的悬臂梁,其几何尺寸为长1000mm,宽 100mm,高 50mm。
材料属性为弹性模量 E = 21×10^11 Pa,泊松比ν = 03,密度ρ = 7800 kg/m³。
四、实验步骤1、模型建立在Abaqus/CAE 中创建部件,使用草图工具绘制悬臂梁的截面形状,然后通过拉伸操作生成三维实体模型。
定义材料属性,将弹性模量、泊松比和密度等参数输入到材料定义中。
划分网格,采用合适的网格类型和尺寸,以保证计算精度和效率。
2、边界条件设置在悬臂梁的固定端设置完全固定约束,即限制所有自由度。
3、分析步设置创建模态分析步,指定分析的模态阶数。
4、求解提交作业进行求解计算。
五、实验结果1、固有频率求解完成后,得到了悬臂梁的前 5 阶固有频率,分别为:一阶固有频率:f1 = 5234 Hz二阶固有频率:f2 = 31567 Hz三阶固有频率:f3 = 78912 Hz四阶固有频率:f4 = 125678 Hz五阶固有频率:f5 = 187534 Hz2、振型各阶固有频率对应的振型如下:一阶振型:悬臂梁在垂直方向上的弯曲振动,固定端振幅为 0,自由端振幅最大。
二阶振型:悬臂梁在水平方向上的弯曲振动,固定端振幅为 0,自由端振幅最大。
三阶振型:悬臂梁的扭转振动,固定端扭转角为 0,自由端扭转角最大。
四阶振型:悬臂梁在垂直和水平方向上的复合弯曲振动,振幅分布较为复杂。
一、实验目的1. 理解结构模态分析的基本原理和方法;2. 掌握结构模态分析实验步骤和数据处理方法;3. 培养动手能力和分析问题的能力;4. 提高对结构动力性能的认识。
二、实验原理结构模态分析是研究结构在受到外部激励时,其自由振动特性的过程。
结构模态分析主要包括以下几个步骤:1. 建立结构模型:根据结构的特点,建立相应的力学模型;2. 划分单元:将结构划分为若干个单元,如梁、板、壳等;3. 单元刚度矩阵:根据单元的几何尺寸和材料特性,计算单元刚度矩阵;4. 总刚度矩阵:将单元刚度矩阵组装成总刚度矩阵;5. 求解特征值和特征向量:求解总刚度矩阵的特征值和特征向量,得到结构的固有频率和振型。
三、实验内容1. 实验设备:结构模态分析实验台、计算机、传感器、数据采集系统等;2. 实验材料:实验台结构、传感器、数据采集卡等;3. 实验步骤:(1)搭建实验台:将实验台结构固定在实验台上,确保结构稳定;(2)安装传感器:在实验台结构上安装传感器,用于测量结构的振动响应;(3)连接数据采集系统:将传感器与数据采集系统连接,设置采集参数;(4)进行实验:对实验台结构施加激励,采集结构的振动数据;(5)数据处理:对采集到的数据进行处理,计算结构的固有频率和振型。
四、实验结果与分析1. 实验数据:实验过程中,采集到实验台结构的振动数据,包括位移、速度、加速度等;2. 数据处理:对实验数据进行处理,计算结构的固有频率和振型;3. 结果分析:(1)固有频率:实验结果表明,实验台结构的固有频率分别为f1、f2、f3、f4、f5等;(2)振型:实验结果表明,实验台结构的振型分别为第1阶振型、第2阶振型、第3阶振型等;(3)分析:根据实验结果,分析实验台结构的动力性能,如刚度、稳定性等。
五、结论1. 通过本次实验,掌握了结构模态分析的基本原理和方法;2. 学会了结构模态分析实验步骤和数据处理方法;3. 提高了动手能力和分析问题的能力;4. 对结构动力性能有了更深入的认识。
模态分析报告一、引言模态分析是研究结构动力特性的一种方法,通过对结构进行模态分析,可以了解结构的固有频率、振型等重要参数,为结构的设计、优化和故障诊断提供重要的依据。
本次模态分析的对象是一个机械结构,旨在评估其在不同工况下的动态性能。
二、模态分析的理论基础模态分析基于结构动力学的原理,假设结构在自由振动时的响应可以表示为一系列固有模态的线性组合。
每个固有模态具有特定的固有频率和振型,固有频率反映了结构的振动特性,振型则描述了结构在该频率下的振动形态。
三、实验设备与方法1、实验设备本次实验使用了加速度传感器、数据采集系统和模态分析软件。
加速度传感器用于测量结构在振动时的加速度响应,数据采集系统将传感器采集到的数据传输到计算机,模态分析软件则对数据进行处理和分析。
2、实验方法首先,在结构的关键位置安装加速度传感器,并对传感器进行校准。
然后,对结构施加激励,激励方式可以是锤击法或激振器法。
在激励过程中,同时采集传感器的数据。
最后,将采集到的数据导入模态分析软件进行处理和分析。
四、实验结果与分析1、固有频率通过模态分析,得到了结构的前若干阶固有频率。
固有频率的分布情况反映了结构的刚度特性。
较低的固有频率通常与结构的整体振动相关,而较高的固有频率则与局部结构的振动有关。
2、振型振型是结构在特定固有频率下的振动形态。
通过观察振型,可以了解结构在振动时的变形模式。
例如,某些振型可能表现为弯曲变形,而另一些振型可能表现为扭转变形。
3、模态参与因子模态参与因子反映了每个模态对结构总体响应的贡献程度。
通过分析模态参与因子,可以确定哪些模态对结构的动态性能影响较大。
五、结果讨论1、结构刚度评估根据固有频率的大小,可以对结构的刚度进行评估。
如果固有频率较低,可能表明结构的刚度不足,需要进行加强或改进。
2、共振风险分析当结构的工作频率接近其固有频率时,可能会发生共振现象,导致结构的振动加剧,甚至损坏。
通过模态分析,可以确定结构的共振频率范围,从而采取相应的措施避免共振的发生。
研究生学院
机械工程专业硕士结课作业
课程题目:机械结构模态分析实验
指导老师:
姓名:
学号:
2015年08月23日
一、概述
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,则称为计算模态分析;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固有的、整体的特性。
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的各阶主要模态的特性,就可以预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下产生的实际振动响应。
因此,模态分析是结构动态设计及设备故障诊断的重要方法。
机器、建筑物、航天航空飞行器、船舶、汽车等的实际振动模态各不相同。
模态分析提供了研究各类振动特性的一条有效途径。
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。
模态分析的经典定义: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。
模态分析的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
二、实验的基本过程
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形数据。
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。
3、参数识别按识别域的不同可分为频域法、时域法和混合域法,后者是指在时域识别复特征值,再回到频域中识别振型,激励方式不同(SISO、SIMO、MIMO),相应的参数识别方法也不尽相同。
并非越复杂的方法识别的结果越可靠。
对于目前能够进行的大多数不是十分复杂的结构,只要取得了可靠的频响数据,即使用较简单的识别方法也可能获得良好的模态参数;反之,即使用最复杂的数学模型、最高级的拟合方法,如果频响测量数据不可靠,则识别的结果一定不会理想。
4、振形动画参数识别的结果得到了结构的模态参数模型,即一组固有频率、模态阻尼以及相应各阶模态的振形。
由于结构复杂,由许多自由度组成的振形也相当复杂,必须采用动画的方法,将放大了的振形叠加到原始的几何形状上。
三、实例分析
有一根梁所示,长(x 向)100cm,宽(y 向)5cm,高(z 向)2cm。
欲使用多点敲击、单点响应方法做其z 方向的振动模态。
1、测点的确定
此梁在y、z 方向尺寸和X方向(尺寸)相差较大,可以简化为杆件,所以只需在x 方向顺序布置若干敲击点即可,本实验采用多点敲击、单点响应方法,本实验中在x 方向把梁分成十等份,即可以布十一个测点。
选取第五个敲击点处为响应点。
图 1 测点确定
2、仪器连接
仪器连接如图2所示,其中力锤上的力传感器接DLF-3 第一通道的电荷输入端,压电加速度传感器接DLF-3 第二通道的电荷输入端,DLF-3 前面板的输入选择相应地。
DLF-3 的两通道输出分别接INV 接口箱(盒)上的第一、二通道。
图2 仪器连接
3、示波
仪器连接好后,启动DASP 软件,选择示波菜单中的多踪时域示波,用力锤敲击各个测点,观察有无波形,检查仪器连接是否正确、导线是否接通、传感器、仪器的工作是否正常等等,直至示波波形正确为止。
然后退出本功能,再转到触发方式示波,选定采样频率和变时倍数,使用适当的敲击力敲击各测点,调节放大器的放大倍数或采集卡的程控倍数,直到力的波形和响应的波形大小合适为止。
4、参数设置
调整好波波形后,返回主菜单,进入多次触发采样文件,设置采样参数、试验名、试验号、数据路径,然后再输入工程单位和标定值。
把第一通道的工程单位设为:N(牛顿),第二通道的工程单位设为:M/SS(加速度);其余通道不用。
最后,输入标定值。
通过示波已经定好了放大器的档位,力传感器的灵敏度为:K CH =4PC/N,第一通道电荷增益为K E =1V/N,灵敏度适调为:K SH =10PC/N,功能选择档为线性,低通滤波8KHz。
输入第一通道的标定值:400、第二通道的标定值:42.5。
5、采样
将分析频率定为2KHz。
选择自动改变测点号,定时采样,采样间隔5 秒,采样频率16000Hz,触发电平1000mV,滞后点32点,触发次数5 次,每次1 块,采样通道2 道,程控倍数为1,第一道细化倍数为1,第二道细化倍数为4,第一道测点号为“f1”,第二道测点号为“1”。
在每个点敲击五次后,测点号自动改变,这时换点敲击,直到采完11 个点。
6、频响函数分析
做频响函数分析时,第一道加力窗,第二道加指数窗。
图3 加窗未设置边界
图 4 加窗设置好边界
注意一定要确定好边界。
依次将11点做完,分析出传递函数。
7、模态分析
(1)、参数选择
传感器类型为加速度
原点导纳位置为 5
总测点数为11
(2)、输入几何结构及约束
部件坐标系设置为直角坐标时自动生成长方体,参数按图5设置,生的长方体如图6 所示:
图5 参数设置
图6 几何结构
在每个点的Z 方向输入约束信息,在 1 至11 点,12 至22 点,23 至33 点,24 至44 点,都输入约束1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11。
这样,梁的沿X 方向的11 个横截面都被看成是刚体。
(3)、模态拟合
确定模态阶数,选择集总平均方法,收8 阶模态,结果如图7 所示
图7 集总平均方法
再选单自由度复模态拟合方法即完成模态分析。
(4)、振型编辑
本实验选用质量归一。
8、分析结果。