模态试验

模态试验及分析的基本步骤1.动态数据的采集及响应函数分析首先应选取适当的激励方式。

激励方式可以是正弦、随机或瞬态中的任何一种。

激励方式不同，相应的模态参数识别方法也不同。

目前主要有单输入单输出、单输入多输出和多输入多输出三种方法。

然后进行数据采集。

对于单输入单输出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;单输入多输出及多输入多输出的方法要求大量通道数据的高速采集，因此要求大量的振动测量传感器或激振器，试验成本极高。

在采集信号数据以后，还要在时域或频域对信号进行处理，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己知条件，建立一种描述结构状态及特性的模型，作为计算及参数识别的依据，目前一般假定系统为线性的。

由于采用的识别方法不同，数学建模可分为频域建模和时域建模。

根据阻尼特性及频率藕合程度又可分为实模态和复模态等。

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。

激励方式不同，相应的识别参数方法也不尽相同。

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，用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，识别的结果也不会理想。

4.振型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型。

但是由于结构复杂，由许多自由度组成的振型的数组难以引起对振动直观的想象，所以必须采用振型动画的办法，将放大的振型叠加到原始的几何形状上。

车身部件的模态试验1.测点选择和传感器布置为提高模态参数的识别精度，必须合理布置激励点和响应点的位置，最大限度地减少模态丢失。

激励点的选择方法是选择几个不同的点分别激励，测得几个频响函数，比较这些频率响应函数，选择函数曲线清晰、光滑，在感兴趣的频率范围内相干函数均达到0. 9以上的点作为激励点。

模态分析的应用及它的试验模态分析--mjhzhjg这是mjhzhjg 写的关于模态分析的日志，读了后受益很多，特别在振动实验与测试技术论坛这里向大家推荐，我感觉到模态分析方面的知识变成了振动试验人员需要掌握的知识，希望大家自己谈谈自己的感想，请mjhzhjg 、欧阳教授等专家、高手关心指导。

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。

模态分析实验报告1. 试验概述1.1. 试验模型简介模态分析试验所采用的模型为钢质简支梁，截面尺寸为50mm ×8m ，跨径680mm ，简支梁的几何尺寸如图 1-1所示。

图 1-1钢质简支梁模型几何尺寸图钢质梁的材料参数为：质量密度37850/kg m ρ=，弹性模量为52.010E MPa =⨯。

2. 理论计算等截面简支梁的频率计算公式为：2n n ωπ=⋅⋅⋅ 式中：n ω为各阶圆频率，EI 为抗弯刚度，m 为单位长度质量，L 为梁长。

由已知数据得：弹性模量：112.010E Pa =⨯截面抗弯惯矩：33129450810 2.133101212bh I m --⨯==⨯=⨯ 单位质量：6785050810 3.14/m bh kg m ρ-==⨯⨯⨯=梁长：0.68L m =代入上述公式得圆频率：()2222248.787/n n n rad s ωππ=== 频率：()2239.616/22n f n rad s ωππ==== 计算各阶模态频率，如表 2-1所示：表2-1各阶模态频率3.有限元分析3.1. 梁单元建模Fini/cle/prep7/vup,1,zEt,1,beam3 Mp,ex,1,2e8 Mp,prxy,1,0.3 Mp,dens,1,7.850 B=0.050H=0.008L=0.680Area=b*hIzz=b*h*h*h/12 R,1,area,izz,hK,1K,2,0.680L,1,2Latt,1,1,1 Lesize,all,,,50 Lmesh,allKsel,s,,,1 Dk,all,ux Dk,all,uy Dk,all,uz Ksel,s,,,2 Dk,all,uy Dk,all,uzFini/solu Antype,2 Modopt,lanb,7 Mxpand,7 allselSolveFini/post1Set,list计算各阶模态频率，如表3-3所示：表3-1各阶模态频率3.2. 板壳单元建模Fini/cle/prep7/vup,1,zEt,1,shell63Mp,ex,1,2e8Mp,prxy,1,0.3Mp,dens,1,7.850R,1,0.008Blc4,,-0.050/2,0.680,0.050 Aatt,1,1,1Esize,0.008Amesh,allNsel,s,loc,x,0D,all,ux D,all,uyD,all,uzNsel,s,loc,x,0.680 D,all,uyD,all,uzFini/soluAntype,2 Modopt,lanb,7 Mxpand,7allselSolveFini/post1Set,list计算各阶模态频率，如表3-3所示：表3-2各阶模态频率3.3. 实体单元建模Fini/cle/prep7/vup,1,zEt,1,solid45Mp,ex,1,2e8Mp,prxy,1,0.3Mp,dens,1,7.850Blc4,,-0.050/2,0.680,0.050,0.008 Lsel,s,length,,0.680Lesize,all,,,100 Lsel,s,length,,0.050 Lesize,all,,,10 Lsel,s,length,,0.008 Lesize,all,,,1 Vatt,1,,1, Vmesh,allNsel,s,loc,x,0D,all,uxD,all,uyD,all,uzNsel,s,loc,x,0.680 D,all,uy计算各阶模态频率，如表3-3所示：表3-3各阶模态频率4.试验模态分析4.1. 几何结构和节点设置图4-1模态几何结构和节点分布图4.2. 模态频率和阻尼试验测试所得钢质梁各阶模态频率和阻尼如表4-1所示。

振动测试技术模态实验报告It was last revised on January 2, 2021研究生课程论文(2013-2014学年第二学期)振动测试技术研究生：模态试验大作业0 模态试验概述模态试验（modal test）又称试验模态分析。

为确定线性振动系统的模态参数所进行的振动试验。

模态参数是在频率域中对振动系统固有特性的一种描述，一般指的是系统的固有频率、阻尼比、振型和模态质量等。

模态试验中通过对给定激励的系统进行测量，得到响应信号，再应用模态参数辨识方法得到系统的模态参数。

由于振动在机械中的应用非常普遍。

振动信号中包含着机械及结构的内在特性和运行状况的信息。

振动的性质体现着机械运行的品质，如车辆、航空航天设备等运载工具的安全性与舒适性；也反映出诸如桥梁、水坝以及其它大型结构的承载情况、寿命等。

同时，振动信号的发生和提取也相对容易因此，振动测试与分析已成为最常用、最基本的试验手段之一。

模态分析及参数识别是研究复杂机械和工程结构振动的重要方法，通常需要通过模态实验获得结构的模态参数即固有频率、阻尼比和振型。

模态实验的方法可以分为两大类：一类是经典的纯模态实验方法，该方法是通过多个激振器对结构进行激励，当激振频率等于结构的某阶固有频率，激振力抵消机构内部阻尼力时，结构处于共振状态，这是一种物理分离模态的方法。

这种技术要求配备复杂昂贵的仪器设备，测试周期也比较长；另一类是数学上分离模态的方法，最常见的方法是对结构施加激励，测量系统频率响应函数矩阵，然后再进行模态参数的识别。

为获得系统动态特性，常需要测量系统频响函数。

目前频响函数测试技术可以分为单点激励单点测量( SISO)、单点激励多点测量( SIMO) 、多点激励多点测量( MIMO)等。

单点激励一般适用于较小结构的频响函数测量，多点激励适用于大型复杂机构，如机体、船体或大型车辆机构等。

按激励力性质的不同，频响函数测试分为稳态正弦激励、随机激励及瞬态激励三类，其中随机激励又有纯随机、伪随机、周期随机之分。

《建筑结构的模态分析试验》实验报告专业土木工程班级学号姓名教师建工实验中心2010年3月振动测试与模态分析实验报告一、实验人员3组：二、试验目的1.培养学生采用实验与理论相结合的方法来处理工程中的振动问题。

2.通过实验使学生掌握振动测试系统的基本组成、了解振动测试的常用测量方法以及模态分析技术。

模态分析技术已发展成为解决工程振动问题的重要手段。

3.了解模态分析软件的使用方法。

三、试验内容1、学习模态分析原理；2、学习模态测试及分析方法。

通过对框架模型的模态试验分析，测定出基础模型的模态参数：固有频率、阻尼比、振型图，并通过实验观察了解框架结构的动力参数，从而掌握模态分析的基本原理及分析方法。

四、试验的基本要求（1）掌握振动测试系统的构成及操作。

（2）了解振动测试的常用测量方法。

激振、锤击(3)了解数据采集系统的操作步骤。

(4)了解对已采集到的数据进行模态分析的方法与步骤。

五、试验仪器（表1）单轴加速度传感器、力锤、动态信号分析仪LMS和计算机等力锤用于激励实验对象。

力传感器用于拾取激励信号并转换成为电荷信号。

加速度计用于拾取响应信号并转换成为电荷信号。

AZ804-A四通道电荷电压放大信号调理仪，用于将电荷信号放大v1.0 可编辑可修改成为适合测量的电压信号。

AZ208数据采集箱信号采集分析系统包括抗混滤波器、A／D变换器、结构动态分析软件、计算机、打印机。

用安装有力传感器的力锤敲击实验对象上的若干个点。

力传感器拾取激励力的信号，安装在实验对象的某测点上的加速度计拾取响应信号．经电荷放大器放大后输入信号采集系统。

实验仪器框图如图1所示。

力信号接入信号采集器的第1通道，响应信号依次接入信号采集器的其他通道。

表1 试验仪器的硬件及软件力锤传感器厂家型号量程频率范围灵敏度美国PCB公司086D20加速度传感器灵敏度厂家型号量程频率范围vm/g 美国PCB公司333B4050g50g50g50g六、试验步骤模态试验基本过程二十年来，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。

模态试验分析方法简介1 试验模态分析的基本步骤试验模态分析一般分为如下的四个步骤：第一步：建立测试系统所谓建立测试系统就是确定实验对象，选择激振方式，选择力传感器和响应传感器，并对整个测试系统进行校准。

第二步：测量被测系统的响应数据这是试验模态的关键一步，所测量得到的数据的准确性和可靠性直接影响到模态试验的结果。

在某一激振力的作用下被测系统一旦被激振起来，就可以通过测试仪器测量得到激振力或响应的时域信号，通过输血手段将其转化为频域信号，就可以得到系统频响函数的平均估计，在某些情况下不要求计算频响函数，只需要时间历程就可以了。

第三步：进行模态参数估计即利用测量得到的频响函数或时间历程来估计模态参数，包括：固有频率，模态振型，模态阻尼，模态刚度和模态质量等。

第四步：模态模型验证它是对第三步模态参数估计所得结果的正确性进行检验，它是对模态试验成果评定以及进一步对被测系统进行动力学分析的必要过程。

以上的每个步骤都是试验模态中必不可少的组成部分，其具体的介绍如下：2、建立测试系统建立测试系统是模态试验的前期准备过程，它主要包括：被测对象的理论分析和计算，测试方案的确定（包括激振方式的确定，传感器的选择，数据采集分析仪器的选择等），按照方案要求安装和调试，测试系统的校准等工作。

接下来对激振方式，传感器的选择和数据采集仪器的选择的具体介绍如下：2.1激振方式的确定：激振方式有很多种，主要分为天然振源激振和人工振源激振。

天然振源包括地震，地脉动，风振，海浪等；其中地脉动常被使用于大型结构的激励，其特点是频带很宽，包含了各种频率的成分，但是随机性很大，采样时间要求较长，人工振源包括起振机，激振器，地震模拟台，车辆振动，爆破，张拉释放，机械振动，人体晃动和打桩等。

其中爆破和张拉释放这两种方法应用较为广泛。

在工程实际中应当根据被测对象的特点，选取适当的激振方式。

2.2传感器的选择：传感器是测试系统的一次仪表，它的可靠性，精确度等参数指标直接影响到系统的质量。

模态试验方法模态试验方法，这可真是个超级有趣的领域啊！它就像是一把神奇的钥匙，能打开我们对各种结构特性理解的大门。

你知道吗，模态试验方法可以帮助我们深入了解一个结构的动态特性。

就好像我们了解一个人的性格一样，通过模态试验，我们能知道这个结构在不同情况下会有怎样的表现。

比如说，一个桥梁在风吹过时会怎样晃动，一个机器在运转时会产生怎样的振动。

这可不是一件简单的事儿啊！需要用到各种先进的技术和设备。

就像一个优秀的侦探，要通过各种线索来找出真相。

传感器就像是侦探的眼睛，能敏锐地捕捉到结构的细微变化；而数据采集系统则像是大脑，把这些信息收集起来并进行分析。

而且哦，模态试验方法还能帮助我们发现结构可能存在的问题。

这就好比医生给病人做检查，能提前发现潜在的疾病。

如果一个结构的模态特性出现了异常，那很可能就意味着它存在某种隐患，需要及时进行处理。

不然，后果可能会很严重呢！你想想看，要是一座大楼的模态特性出了问题，在遇到地震等自然灾害时，那岂不是很危险？这可不是开玩笑的呀！所以模态试验方法真的太重要啦！它还能为结构的优化设计提供依据呢！就像我们装修房子，要根据自己的需求和喜好来进行设计。

通过模态试验，我们可以知道怎样改进结构，让它更加稳定、可靠、高效。

模态试验方法的应用范围那可真是广泛啊！从航空航天到汽车制造，从建筑工程到机械加工，几乎无处不在。

它就像是一个默默无闻的英雄，在背后为各个领域的发展贡献着自己的力量。

在进行模态试验时，每一个步骤都要精心策划和执行。

从试验方案的设计到数据的采集和分析，都需要高度的专业知识和技能。

这可不是随便谁都能做的哦！总之，模态试验方法是一个充满挑战和机遇的领域。

它让我们对结构的认识更加深入，也为我们解决实际问题提供了有力的支持。

难道我们不应该重视它、研究它、发展它吗？让我们一起努力，让模态试验方法发挥出更大的作用吧！。

模态试验1、试验目的与内容试验目的是对天线模块进行试验模态分析，确定其固有频率、阻尼比和振型。

试验内容是对被测试件施加激振力，同时测定激励与响应信号，对不同测点重复以上过程，得到各测点的频响函数曲线，根据频响函数曲线进行模态参数识别。

2、试验设备振动台系统、加速度传感器、脉冲锤、电荷放大器、同步采集卡、计算机。

3、试验准备1）试件的支撑试中使结构系统处于何种状态，是实验准备工作的一个重要方面。

一种是经常采用的自由状态。

即使实验对象在任一坐标上都不与地面相连接，自由地悬浮在空中。

如放在很软的泡沫塑料上；或用很长的柔索将试件吊起而在水平方向激振，可认为在水平方面处于自由状态。

另一种是地面支承状态，结构上有一点或若干选定点与地面固结。

如果我们关心实际工况支承条件下的模态，这时，可在实际支承条件下进行实验。

本试验中，因为试件安装于振动台上，所以采用地面支撑的方式，为了减少地基的干扰，在振动台四个脚布设橡胶垫。

2）测点的布置试件尺寸为650mm×450mm×70mm（长×宽×高），z方向和x、y方向的尺寸差别较大，所以只在x、y方向布置若干敲击点即可（本例采用多点移步敲击、单点响应方法），敲击点的数目视要得到的模态的阶数而定，敲击点数目要多于所要求的阶数，得出的高阶模态结果才可信。

选取拾振点时要尽量避免使拾振点在模态振型的节点上。

此试验中在x、y方向分别分为13等份和9等份，所以分别布置14个和10个测点。

4、试验系统根据上图搭建试验分析系统。

采集卡分别采集各测点信号并保存信号，对保存的信号进行分析，识别模态参数。

5、试验模态分析系统的软件应用根据试件建立模型，并标出各测点的相对位置。

结构模型建立完毕，进入数据采集模块，信号采集完毕，进入频响函数分析模块。

首先查看采样得到的信号相干性，在信号相干性较好的情况下可进行频响函数分析。

频响函数分析完毕，进入参数识别模块，根据估计得到的频响函数值采用分量分析法识别参数。

锤击法简支梁（固支梁）模态实验一、实验目的1、了解模态分析基本原理；2、了解模态测试及分析方法。

二、实验仪器安装示意图安装图局部安装图动态分析仪计算机系统及分析软件打印机或绘图仪简支梁加速度传感器力锤力传感器三、实验步骤实验梁如下图所示，长（x向）700mm，宽(y向)45mm。

用单点拾振法做梁z 方向的振动模态。

具体实验步骤介绍如下。

（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（本例单点拾振法-跑激励），敲击点的数目视要得到的模态的阶数而定，敲击点数目要多于所要求的阶数，得出的高阶模态结果才可信。

此例中x方向把梁分成十四等份，布置了十三个测点（两端点视为不动点）。

选取拾振点时要尽量避免使拾振点在模态振型的节点上，此处取拾振点在四号测点处。

（2）仪器连接仪器连接如下图所示，其中力锤上的力传感器接动态采集分析仪的第一通道，DH201加速度传感器接第二通道。

（3）打开仪器电源，启动DHDAS控制分析软件，选择分析/频响函数分析功能。

a、在菜单“分析(N) ”选择分析模式“单输入频响”。

b、在新建的四个窗口内，分别单击右键，在“信号选择”对话框中设定四个窗口依次为：频响函数数据、1-1通道的时间波形、相干函数数据和1-2通道的时间波形,如下图。

（4）参数设置分析参数设置采样频率：Hz；触发方式：信号触发；延迟点数：200。

平均方式：线性平均；预览平均：√采样率触发方式启动回放延迟点数平均方式预览平均(5）数据预处理P6系统参数设置参考通道：1-1设定参考通道工程单位和灵敏度：将两个传感器灵敏度输入相应的通道的灵敏度设置栏内。

传感器灵敏度为KCH（PC/EU）表示每个工程单位输出多少PC的电荷，如是力，而且参数表中工程单位设为牛顿N，则此处为PC/N；如是加速度，而且参数表中工程单位设为m/s2 ，则此处为PC/ m/s2 。

量程范围：调整量程范围，使实验数据达到较好的信噪比。

研究生课程论文(2013-2014学年第二学期)振动测试技术研究生：提交日期：2014年7月10日研究生签名：1模态试验大作业0 模态试验概述模态试验（modal test）又称试验模态分析。

为确定线性振动系统的模态参数所进行的振动试验。

模态参数是在频率域中对振动系统固有特性的一种描述，一般指的是系统的固有频率、阻尼比、振型和模态质量等。

模态试验中通过对给定激励的系统进行测量，得到响应信号，再应用模态参数辨识方法得到系统的模态参数。

由于振动在机械中的应用非常普遍。

振动信号中包含着机械及结构的内在特性和运行状况的信息。

振动的性质体现着机械运行的品质，如车辆、航空航天设备等运载工具的安全性与舒适性；也反映出诸如桥梁、水坝以及其它大型结构的承载情况、寿命等。

同时，振动信号的发生和提取也相对容易因此，振动测试与分析已成为最常用、最基本的试验手段之一。

模态分析及参数识别是研究复杂机械和工程结构振动的重要方法，通常需要通过模态实验获得结构的模态参数即固有频率、阻尼比和振型。

模态实验的方法可以分为两大类：一类是经典的纯模态实验方法，该方法是通过多个激振器对结构进行激励，当激振频率等于结构的某阶固有频率，激振力抵消机构内部阻尼力时，结构处于共振状态，这是一种物理分离模态的方法。

这种技术要求配备复杂昂贵的仪器设备，测试周期也比较长；另一类是数学上分离模态的方法，最常见的方法是对结构施加激励，测量系统频率响应函数矩阵，然后再进行模态参数的识别。

为获得系统动态特性，常需要测量系统频响函数。

目前频响函数测试技术可以分为单点激励单点测量( SISO)、单点激励多点测量( SIMO) 、多点激励多点测量( MIMO)等。

单点激励一般适用于较小结构的频响函数测量，多点激励适用于大型复杂机构，如机体、船体或大型车辆机构等。

按激励力性质的不同，频响函数测试分为稳态正弦激励、随机激励及瞬态激励三类，其中随机激励又有纯随机、伪随机、周期随机之分。