实验报告
锤击法测量梁构建的模态
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目录
1. 实验目的 (1)
2. 实验装置 (1)
2.1 试件及传感器的布置 (1)
2.2 采集系统设置 (2)
3. 实验数据处理 (2)
3.1 1号传感器与力锤的时域分析 (2)
3.2 1号传感器与力锤的频域分析 (3)
4. 1号传感器与力锤的频响函数估计 (5)
4.1 H1估计 (5)
4.2 H2估计 (6)
4.3 H1、H2与频响函数之间的比较 (7)
5. 估算模态参数 (8)
5.1 固有频率、阻尼比的估算 (8)
5.2 ANSYS建模进行模态分析 (8)
5.3 振型图 (10)
5.3.1 一阶振型 (10)
5.3.2 二阶振型 (11)
5.3.3 三阶振型 (11)
1. 实验目的
本实验采用LMS模态测试系统对某结构件固有频率进行测量，将实验数据进行处理。
（1）数据频谱分析，获取锤击信号及响应的幅频特性、相频特性、实频和虚频；
（2）采用不同的频响函数估计方法对结构频响曲线进行估计，画出幅频、相频、实频、虚频和奈奎斯特图，并进行比较；
（3）采用单自由度方法估计结构的频率、阻尼及振型。
2. 实验装置
2.1 试件及传感器的布置
图2.1.1 试件与传感器的布置图
2.2 采集系统设置
本次实验采用了锤击法，即用力捶敲击梁结构，采集梁结构振动的相关数据。实验使用了5个加速度传感器，设置的采样频率：12800Hz，分别率：2HZ；锤击次数为8次，传感器和锤击点的方向设置为X正方向。
3. 实验数据处理
3.1 1号传感器与力锤的时域分析
图3.1.1 1号传感器与力锤时域图
图3.1.2 第七次锤击振动信号时域图
如图3.1.1所示，在分析数据后，发现锤击信号比较大，所以对其缩小十倍。如图3.1.2所示是截取的第七锤的锤击信号。
3.2 1号传感器与力锤的频域分析
图3.1.3 1号传感器与力锤频域分析后的幅频、相频图
图3.1.4 1号传感器与力锤频域分析后的实频、虚频图
图3.1.5 Nyquist图
如图3.1.3所示，可以看出此次锤击实验激起了试件的五阶固有频率：一阶是400HZ ,二阶是1080HZ,三阶是2067HZ，四阶是3350HZ，五阶是4818HZ。
4. 1号传感器与力锤的频响函数估计
4.1 H1估计
H1估计是输出噪声估计模型
图4.1.1 H1估计的幅频、相频图
图4.1.2 H1估计的实频、虚频图
1
1)()()(-=f G f G f H aa ab
4.2 H2估计
H2估计－输入噪声估计模型
图4.2.1 H2
估计的幅频、相频图
图4.2.2 H2估计的实频、虚频图
如图4.1.1与图4.2.1所示，可以看出，H1估计和H2估计得出的五阶固有
12)
()()(-=f G f G f H ba bb
频率与之前的分析完全相同。所以可以看出从两个不同的方向得出的固有频率完全相同。可见之前的分析是正确的。
4.3 H1、H2与频响函数之间的比较
图4.3.1 比较幅频、相频图
图4.3.2 比较实频、虚频图
如图4.3.1所示，可以看出，H1与H2估计的幅频图完全重合，这也就证明了，在对数据进行截取时，已经完全将环境影响完全剔除；从相频图可以看出H1
与H2的相频曲线是对称的。
5. 估算模态参数
5.1 固有频率、阻尼比的估算
通过下面的公式可以算出阻尼比
5.2 ANSYS 建模进行模态分析
图5.2.1 一阶振型图
r
a
b r ωωωξ-=
图5.2.2 二阶振型图
图5.2.3 三阶振型图表5-1 固有频率的对比
在进行ANSYS分析时，我们没有给梁结构加约束。在实验的时候梁结构是由两根绳子吊起来，但是我们所测的方向没有被绳子约束，所以在分析的时候没有加约束，分析的是它的自由模态。
5.3 振型图
5.3.1 一阶振型
图5.3.1 一阶振型
5.3.2 二阶振型
图5.3.2 二阶振型5.3.3 三阶振型
图5.3.3 三阶振型
