LMSTestLab模态分析

v||模态测试流程： 1. 建模，每个节点对应三个方向;2. 连接激振器输入端和输出端；3. Add- ins Add-inc available: Caixelr z r r 厂 厂 [7 r Automated Reporting AUtom^bc Modal Psrar^etef Selection Batch Reportrg Beta Block EditorEstcel Oats DriverGeiDmetryHarmonic TrackingTnterwity Probe Remote ControlModal AnalystsModal Analysis LiteModficafcn Prodction Network. HubOffline RPM-ExtractlonOperational Defkction Shapes & Time Animetion Operational 函曲 Analysis Operational Modal Andyste Lite Operatland PolyMAK Modal AnalystsOperational Ptil/MAK Modql Arialysh UteOrder Tracking Parameter LockingPolyMAX Modal AnalysisPolyMA 工 Modal Analysis Lite Polytec Data DriverRigid Bod^ CalculatorRun Data Averaging &Gomparlscn Orcianl^er Siyiature Data Post-Processing Signature Wiroughput ProressinqAdd-insAdd-ins available:厂Operational PolyMAX Modal Analysts 厂AOperational PolyMAX Modal Analysis Lite 厂OrderTracking 厂Parameter Locking 疋PolyMAX Modal Analysis 厂Poly MAX Modal Analysis Lite 厂Poly tec Data Driver 厂Rigid Body Calculator 厂Run Data Averaging & Comparison Organizer 厂Si gnatur e D ata Po st-Proce ssing [7 Signature Throughput Processing 厂Sound Diagnosis 厂Sound Intensity Analysis 匝Source Control 厂Structural Remote Control 厂Tec.Manager Hub 厂Time Data ExtractionTime Recording During Spectral Testing 厂Time Signal Calculator 厂Time-Variant Frequency Analysis 厂TPA Component Editing 厂TPA Single Reference 厂User 1 r User 2 厂User 3 I- User 4 厂User 5V建模界面，注意运用局部坐标系。

制动盘模态试验分析作者：上海汇众汽车制造有限公司陈晓鹏模态分析技术是用于对零部件或工程结构系统进行动力学分析的现代化方法和手段，借此可以解决很多工程实际问题。

对零部件进行模态分析有利于优化运动机械的整体性能。

以汽车制动盘为例，制动盘的模态决定着车辆在制动过程中的部分振动、噪声性能，并对制动盘的寿命、异常磨损等产生影响，测量并确定制动盘的模态频率与振型是研究并解决车辆制动引起振动与噪声的重要手段。

本文利用LMS公司有关模态测试软件对我公司某车型前制动盘进行比较完整的模态测量后，得出了制动盘的各种模态特性；并利用测试软件对测试方法进行了简短的分析，给出了在仅仅想得到零部件固有频率的试验要求下可以简化几何模型、减少测量次数，从而达到最快得到试件固有频率的目的。

制动盘模态特性及要求作为高速旋转部件，制动盘具有中心对称特性。

对于制动盘制动摩擦面，其振型主要是沿圆周均匀分布的变形（对于矩坐标系，相同θ角的各点位相相同，沿圆周呈波浪分布）及相同r（在矩坐标系中）具有相同形变（幅值与位相均相同）的变形。

当与制动系统中其他部件组合后，如果某种激励正好位于某一固有频率下，模态被激发，处于共振情形中的这种自身变形会产生强烈的振动与噪音。

前一种模态发生共振的可能性更大。

通常，制动盘处于本文后面所提到的0/4模态占优势，在产品设计与开发阶段要特别注意此类模态的特性。

测量与分析利用LMS TestLab 中的MODAL IMPACT模块可对制动盘进行模态测量。

用弹性绳把制动盘悬挂起来，将由试件与软绳所组成的系统振动的固有频率控制在5Hz以下，就能完全满足测试要求。

制动盘具有中心对称轴，以中心轴为Z轴，建立柱坐标系。

显然，制动盘除Z轴外的其他两方向的刚度比Z轴方向的刚度要大得多，在常规频段振动主要是沿着Z轴方向发生，因此只测定Z轴方向的加速度值即可。

制动盘结构相对较小，质量不大，因此在粘贴传感器时应尽量减小附加质量的影响，为此采用分别在多点激励、测取某一点处的响应的方法进行。

b模态及ODS测试分析在某车轰鸣问题的应用作者：张爱东常辉邓晓龙摘要：本文基于LMS b中的模态测试及ODS分析模块，对某3缸柴油机微车加速过程中的Booming噪声源进行了排查。

通过整改，室内该问题噪声约降低了10分贝，达到可接受的水平。

微车兼有生产工具、生活工具双重功能，在农村、乡镇和城市物流中发挥很好的作用，也决定了其市场的广阔性。

然而人们生活水平不断提高，购买力也随之提升，汽车的价格反而在不断下降，消费者也逐渐脱离了一味对车辆经济性的要求，对安全性、舒适性的要求已经大大提高。

微车绝大多数为中置后驱车辆，很多微车在加速时都存在后桥引起的室内轰鸣声。

尤其对于3缸柴油机微车，由于发动机激励远大于4缸发动机，该问题更为突出，严重影响了其乘座舒适性，引起微车用户的抱怨。

本文通过LMS b中的模态测试分析模块及ODS分析模块，对某3缸柴油机微车加速Booming噪声源进行了排查，通过整改，使该微车乘座舒适性有了较大程度的提高。

1 试验模态及ODS分析方法1.1 试验模态分析试验模态分析根据试验方法可分为两种：（1）正则振型试验法（NMT）：用多个激振器对结构同时进行正弦激励，在激励力矢量被调到正比于某一振型时，就可激励出某一个纯模态振型，并直接测试出相应的模态参数（模态频率、模态阻尼、振型）。

该方法结果精度高；但是需要高精度的测试仪器和熟练的测试技能，费时长、成本高。

（2）频响函数法（FRF）：此法可只在结构的某一选定点上进行激励，同时在多个选定点上依次测量其响应。

将激励和响应的时域信号，经FFT分析转换成频域信号。

因频响函数是响应与激励谱的复数比，对已建立的频响函数数学模型进行曲线拟合，就可从频响函数求出系统的模态参数，该方法可同时激励出大部分模态，测试时间短，所用仪器设备较简单，测试方便。

1.2 ODS分析ODS（Operational Deflection Shapes，也称为工作变形），是被测试试件在某特定频率、特定转速或特定时间的实际工作变形，描述的是被测试试件在实际工作激励下的受迫振动变形。

LMS 模态分析: 完整解决方案LMS Modal Analysis Techniques内容提要2模态试验分析工具1模态试验目的3模态仿真分析工具2.1分析手段2.2试验手段2.3数采前端3.1结构修改及预测3.2相关性分析3.3预试验4综述X=SourceReceiver•Engine •Rotor •Road•Gearbox & transmission •Turbo machinery •Wheel & tire •Accessories•Environmental sources •...Transfer through the structure•Noise at driver’s & Passenger ears •Steering wheel shake•Rear view mirror vibration•Cabin comfort •Structural integrity •Seat vibration •Cockpit NVH •...System TransferSystem Transfer M o d a l An a l y s i s模态分析9结构固有属性分析9表现为9共振频率9阻尼比9振型目的:9验证产品振动与噪声问题9提高产品耐久性9提高数字模型准确性内容提要2模态试验分析工具1模态试验目的3模态仿真分析工具2.1分析手段2.2试验手段2.3数采前端3.1结构修改及预测3.2相关性分析3.3预试验4综述模态试验工具:数采前端Mobile:移动305306 slave unitAC / DC / BatteryStandard LANSCSI optionalLab / Test Benches:台架310311 slave unitAC or AC / DC /BatteryStandard SCSIOptional LAN316317 slave unitACSCSI or Wide SCSIM01 & M05Autonomy -lowpower consumption:Up to 4 hours oninternal batteriesBroad operatingconditions:-10 C > +55 CVibration / shock:MIL-STD 810F…Potable:便携Modular and scalable for any NVH applicationLMS SCADAS MobileCompact -high channel count low power –wide operating conditionsLMS SCADAS III Extended throughput performance & signal conditioningAny signal condition you would want...Tacho VoltageICP MicrophoneChargeTEDSBridgeDigitalAES/EBUTorsionalAnalog OUTDACModular and scalable for any NVH application4 4 4 4 419212060408Number of channels per frameSC316SC310SC305SCM05SCM01内容提要2模态试验分析工具1模态试验目的3模态仿真分析工具2.1分析手段2.2试验手段2.3数采前端3.1结构修改及预测3.2相关性分析3.3预试验4综述模态试验方法:锤激法Modal impact guides the operator through the test setupand sets up the test for him System suggested parametersTrigger settingsWindow parametersAcquisition bandwidthProductive impact testingAudio feedbackAuto-reject overloadsAuto-reject double impactsAuto-accept good averagesAuto-increment hammer ID模态试验方法: MIMO 激振器法Random; MIMO Sine Multichannel FRF testingMultiple parallel measurement functions Fixed or user-defined display layouts Clear measurement status indication Detailed overload information Level indicatorsThe online shaker decorrelatio n check makes sure meaningful FRF resultsare measuredFor those cases were random fails…Trimmed body modal testing (Vibro-)acoustic modal testing(Reciprocal) noise transfer functions Dynamic mount stiffness identification Non-linearity analysisThe benefits of sine excitation in the measurement time of burst模态试验方法: 纯模态法Productive and flexible online monitoringgives confidencein the measureddata Pre-test function inspectionTimeDriving point FRFs, coherencesForce autopowersPCA (shaker decorrelation check)…Multichannel FRF testingMultiple parallel measurement functionsFixed or user-defined display layoutsClear measurement status indicationDetailed overload informationLevel indicators模态试验方法: 工作模态法Animating data directly after the measurement is a powerfuldata validationtool Dedicated processing of time dataExponential window for correct dampingestimates (<> hanning cannot be corrected)Batch processing of multiple measurementsCrosspower/ correlation function previewOperational modal analysisDetermine dynamic properties in operationResonant frequenciesDamping valuesMode shapesMulti-run modal for increased mode shapequality and reliability内容提要2模态试验分析工具1模态试验目的3模态仿真分析工具2.1分析手段2.2试验手段2.3数采前端3.1结构修改及预测3.2相关性分析3.3预试验4综述模态分析工具: LSCE 法Automatic scrolling FRF synthesis reduces the time to validate the modal modelOperator guidance makes modal analysis faster and easier then ever beforeFast and easy modal parameter estimationOnly 3 steps to get to mode shapes Improved ‘industry-standard’LSCE Built for large datasetsFull traceability –back to used transducerExtensive modal validation toolsGeometry based FRF synthesis Automatic scrolling FRF synthesis Mode Correlation & ComplexityAutomatic visual comparison of 2 modesAnimation & Color displaysRule-based methodNot affected by ability of human mind to treat informationHigh accuracy on pole selection Reduce uncertaintyLMS PolyMAX results in crystal-clearstabilizationdiagrams, leading to user-independent, high quality modes On complex data, traditional techniques often result in difficult to interpret stabilization diagramsExtremely clear stabilizationFast & Easy pole selection User-independent results More & higher quality modes “General purpose”methodSingle broadband analysis High & low damping Noisy dataBuilt for large & complex structures Trimmed body, powertrain assembly, … Aircraft, spacecraft, …. Turbomachinery, civil structures, …PolyMAX& AMPS generate automatically user-independent resultsExtremely clear stabilizationFast & Easy pole selection User-independent results More & higher quality modes “General purpose”methodSingle broadband analysis High & low damping Noisy dataBuilt for large & complex structuresTrimmed body, powertrain assembly, … Aircraft, spacecraft, ….Turbomachinery, civil structures, …Operational deflection shapes provides insights in vibration and acoustic problemsBatch processing of multiple measurement is fast and easy一步到位的参数提取工具Automatic data retrievalAnalysis data sets build and expand whilethe measurements proceed –no manual index tableClear overview of all FRFs in one tableMulti-run modal analysisCompensation of frequency shifts betweenruns due to mass loading or temperature effectsAutomatic merging of modes from differentrunsConsistent, less complex mode shapesMulti-run modalresults in higher quality mode shapes, making inconsistent data consistentAll measured functions at a glance in a single table ready to analyzeAMPS -rule-based methodNot affected by ability of human mind to treat informationHigh accuracy on pole selection Reduce uncertaintyAll physical poles selected at a glance in stabilization diagramLMS b modification prediction Efficient troubleshootinglet the tool do the repetitive work faster and more consistenttuned absorbers provide a shortcut solution to solve a probem in a late product design stageEvaluate structural design changes without repeated testingQuickly find a vibration patch Evaluate design alternative Move resonant frequenciesMass, spring, damper, tuned absorberModal modification predictionGraphical definition of modificationsVisualization of modifications on geometry Automatic tuning of tuned absorber Automatic synthesis of base and modifiedFRFsTraceability of modificationsA complete solution for structural testingTest Preparation GeometryTest ExecutionModal impactSpectral acquisitionMIMO sine testingAnalysisModal analysisoperational modal analysisReportingDesktopOperational deflection shapestime animationDocumentationOperational testingMaximal data consistency in minimal timeMultiple parallel measurement functions reduces the amount of measurement runs and increases data consistencySCM05: productive testing, on the road and in thelabMobile measurement supportMobile frontend: SCM05,embedded dual tachoembedded dual DAC for lab testing Direct throughput to TDF Remote controlOnline/offline data validation includingreplayMultiple parallel measurement functionsOnline analysis: spectra, autopowers,crosspowers, octaves, …Throughput dataMaximal data consistency in minimal time7A NEWLMS –TPA: 结构传递路径分析LMS 传递路径分析是一非常高效的工具，可以让我们有效且直接地进行结构及声学能量分析来找到激励源与研究目标之间的关系对振动噪声传递路径进行评价并量化目标是确认需要修改的路径成分，并选择更好的元件参数和设计，以优化NVH性能目标响应频谱第i 条传递路径上，激励与目标之间的传递函数第i 条传递路径上的输入力谱传递路径分析是基于频响函数及作用于传递路径点上的作用力。

LMS b锤击法模态测试流程 比利时LMS国际公司北京代表处LMS Test. Lab锤击法模态测试及分析的流程在软件窗口底部以工作表形式表示，按照每一个工作表依次进行即可，如下图示。

１Documentation――可以进行备忘录，测试图片等需要记录的文字或图片的输入，作为测试工作的辅助记录，如下图示。

２Geometry――创建几何（参见创建几何步骤说明）３Channel setup――通道设置，在该选项卡中可进行数采前端对应通道的设置，如定义传感器名称，传感器灵敏度等操作。

４Calibration――对传感器进行标定５Impact scope――锤击示波，用来确定各通道量程６Impact setup――锤击设置，设置触发级、带宽、窗以及激励点选择７Measure――设置完成后进行测试以下为进行模态测试的流程。

步骤一：通道设置（Channel setup）假设已创建好了模型，传感器已布置完成，数采前端已连接完成。

通道设置窗口如下图示，在锤击法试验中，首先将力锤输入的通道定义为参考通道，其他为传感器对应的通道1——选取测试通道２——定义参考通道，通常为力锤输入的通道３——依次在ChannelGroupld中定义传感器测量类型（对加速度计和力锤则选vibration），在point中定义测点名称（也可对应为几何模型上的节点名，见后），在Direction中设置测点所测振动的方向，InputMode中设置传感器类型（通常为ICP，若为应变则选Bridge,若为位移则选Vlltage DC），在Measured Quantity中定义测量量（加速度、力、位移等），在Electrical Unit中定义输入量的单位，通常均为mv.另外若已经确定传感器的灵敏度则可在Actual Sensitivity中直接输入灵敏度值，否则可在Calibration工作表中进行标定。

注：通道设置中测点名称使用几何模型名称的方法步骤二：锤击示波（Impact scope）在该工作表中可设置测试的量程范围，以保证得到更精确的测试结果。

LMS b中文操作指南比利时LMS国际公司北京代表处2009年　６月内容¾ Desktop桌面操作¾ Geometry几何建模¾ Signature信号特征测试分析¾ Impact锤击法模态测试¾ Spectral Testing谱分析¾ Modal Analysis模态分析¾ Modification Prediction模态修改预测¾ ODS工作变形分析¾ OMA运行模态分析LMS b中文操作指南— Desktop桌面操作比利时LMS国际公司北京代表处2009年2月LMS b中文操作指南— Desktop桌面操作目录1.开始 (2)2.浏览数据 (3)3.显示数据 (4)3.1.测试的数据 (4)3.2.图形拷贝 (8)3.3.几何图形显示 (8)4.数据调理 (10)5.搜索功能 (11)6.Documentation 界面 (13)6.1.添加附件 (13)6.2.添加模板 (14)6.3.添加用户属性 (15)7.导入外部数据 (17)1. 开始¾ 启动 LMS b Desktop 从 开始菜单 Æ 所有程序 Æ LMS b 9AÆ Desktop 或者通过 桌面的快捷图标软件打开后，通过底部的导航条，可以看到两个界面：Documentation 和 Navigator 。

默认会打开一个空白的Project ，软件激活“Navigator”页面中的“Data Viewing”子页面。

可以浏览数据，图形显示数据。

页面在LMS b 资源管理器中可以看到Project ，另外还有：My Computer: 资源管理器最后一个项目。

可以浏览您电脑中的数据。

My Links: 此处可以链接常用Project 的快捷方式，首先从“My Computer”找到Project ，右键单击Copy ，然后到 “My Links”右键单击Paste as link 。

LMS b中文操作指南— OMA运行模态分析比利时LMS国际公司北京代表处2009年2月LMS b中文操作指南— OMA运行模态分析目录第一步，几何模型的建立 (3)1．更改软件界面设置及项目文件名： (3)2．建立几何模型 (3)第二步，工作模态分析 (4)1．进行互功率谱计算 (4)2．选择参与工作模态分析的互谱数据 (5)3．进行工作模态参数识别 (6)第三步，工作模态分析结果的验证 (7)第一步，几何模型的建立1．更改软件界面设置及项目文件名：¾打开 b Desktop软件界面：¾进入主菜单 Tools‐>Add‐ins界面，分别勾选 Geometry, Operational Modal Analysis, Operational PolyMax Modal Analysis三个 Add‐in。

¾进入主菜单 Tool‐>Workbook Configuration…，为使用方便，将导航栏顺序调整为如下形式：¾新建一个 Project，另存更改项目名，如 ”XXX OMA”。

主菜单 File‐>Save as，定义项目名，保存。

¾更改 Section的名称，在快捷键中选择 a|e，更改 Section的名称为某工况名称，如”run1”2．建立几何模型¾点击导航栏中的 Geometry界面：¾在 Components界面中建立一个子结构，如”Comp”；点击 Accept Table。

¾进入 Nodes界面，在 Name栏填入各测试点的序号或名称，如1，2，3，…，在 X(m)，Y(m)，Z(m)中分别填入各测试点所对应的几何坐标，点击 Accept Table；¾注意：”Component:Node”所组成的点标识必须与在Spectral或Signature测试中通道设置中所设定的 PointId 中的通道标识名相同，否则需要更改测试数据的PointId。

LMS b 在超重训练设备模态分析试验中的运用章 剑 王 翔 王吉成中国直升机设计研究所 九室 33001摘要：本文介绍了运用Lms b 软件的模态分析为试验手段来诊断航天员超重训练设备所存在的故障，通过模态分析试验研究表明系统刚度变化对系统自振频率的影响，动力系统轴承齿轮间摩损的间隙以及环境因数如地基沉降对系统频率的影响等。

关键词： Lms b 、超重训练设备、模态分析、刚度 1 前言航天员超重训练设备是一台以大型载人离心机为主体，能够模拟飞船上升段和返回段超重过载环境以及其他超重过载环境的综合训练设备。

为保障超重训练设备各系统均处于良好协调运转状态，开展了设备全面诊断维修、系统升级和保养等工作。

通过研究超重训练设备在不同条件下受到激励作用后的共振情况，对航天员超重训练设备在维修前进行了模态试验，通过试验结果分析找出所存在的故障，为超重训练设备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维修提供了依据。

经过维修后再次对航天员超重训练设备进行模态分析与关键旋转部件进行振动检测分析，将维修前后的动力学特性数据进行分析比较，评价维修后超重训练设备的动力特性。

2 试验模态分析的基本原理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、数理统计及自动控制理论中的有关内容，结合自身内容的发展，形成了一套独特的理论，为模态分析即参数识别技术的发展奠定了理论基础。

自动控制理论中的传递函数（或频率响应函数）概念的引入，对模态分析理论的发展起了很大的推进作用。

通过传递函数，我们可以得到机械结构振动的固有频率以及机械结构各部分的响应变形，而固有频率和振型一起构成机械的振动模态。

人们把通过测量求取振动模态并由此进一步分析机械动态特性的方法称为模态分析。

一般结构系统可以离散为一种具有N 个自由度的线弹系统，其运动微分方程为：[]{}[]{}[]{}{()}M xC x K x f t ++=′′′′′′ٛٛٛٛٛٛ （1） 式中质量、阻尼、刚度矩阵[M]、[C]、[K]为实对称矩阵，[M]正定、[C]、[K]正定或半正定。