实验模态分析初步

实验模态分析第三章：实验模态分析的基本理论振动系统的特性可以用模态来描述:固有频率、固有振型(主振型)、模态质量、模态刚度和模态阻尼等。

建立用模态参数表示的振动系统的运动方程并确定其模态参数的过程使称为模态分析。

—种理解可以认为，振动系统的物理模型、物理参数和以物理参数表示的运动方程都是已知的，引入模态参数、建立模态方程的目的是为了简化计算，解除方程耦合，缩减自由度。

另一种理解可以认为，通过对实际结构的振动测试，识别振动系统的模态参数，从而建立起系统的以模态参数表示的运动方程，供各种工程计算应用。

试验模态分析指的是后一种过程,即通过振动测试(称模态试验),识别模态参数,建立以模态参数表示的运动方程这样一个过程。

1 多自由度系统振动基础回顾&&&++=M x C x K x f t []{}[]{}[]{}{()} 2实模态理论一个n 自由度线性定常振动系统，其运动方程可以如下表示:现对两端作付氏变换得:[]{}[]{}[]{}{()}M x C xK x f t ++=&&&2([][][]){()}{()}M j C K X F ωωωω−++=式中和分别是x(t)和F(t)的付氏变换,并有()X ω()F ω()()j t X x t e dt ωω+∞−−∞=∫()()j t F f t e dtωω+∞−−∞=∫(){()}{()}Z X F ωωω=111212122212()()()()()()()()()()n n n n nn Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z ωωωωωωωωωω⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦L L L L L L L 1()[()]{()}{()}{()}X Z F H F ωωωωω−==2[][][]K M j C ωω=−+阻抗矩阵中各元素值无法在实际振动测试中获得，因为人们不可能在实际结构上固定其它坐标，令其不动，仪留下J坐标，待其作出响应；也不可能仅使某个坐标运动，在其余坐标上测量力。

模态分析方法与步骤下面我将从模态分析的定义、方法、步骤和案例实践等方面进行详细介绍。

一、模态分析的定义模态分析是指通过对系统的不同动态模态（如结构模态、振动模态等）进行分析和评估，以揭示系统的特性、行为和潜在问题。

其目的是为了更好地了解系统的功能、性能、稳定性等，并为系统的优化提供依据。

二、模态分析的方法1.实验方法：通过实际测试和测量，获取系统的模态参数（如固有频率、阻尼比、模态形态等），从而分析系统的动态特性。

2.数值模拟方法：利用数学建模和计算机仿真技术，建立系统的动力学模型，并进行模拟分析，以获取系统的模态响应和模态特性。

3.统计分析方法：通过对大量历史数据或采样数据的分析，探索系统的模态变化规律和概率分布情况。

三、模态分析的步骤1.确定分析目标：明确需要进行模态分析的对象、目的和要求。

例如，是为了定位系统的故障、评估系统的稳定性、优化系统的结构等。

2.数据采集和处理：根据分析目标，确定所需的数据类型和采集方法，例如使用传感器进行采集或获取历史数据。

然后对采集到的数据进行处理，如滤波、时域变换、频域分析等。

3.建立模型：根据已有的数据和系统特性，建立适当的模型。

例如，对其中一结构物进行模态分析时，可以建立结构的有限元模型。

4.分析模态特性：利用实验、仿真或统计方法，分析系统的模态特性，如固有频率、振型等。

可以绘制频谱图、振型图等，以便直观地展示结果。

5.识别问题和改进方案：基于对系统模态特性的分析，识别潜在问题，并提出相应的改进方案。

例如，如果发现其中一模态频率太低，可能意味着系统存在过度振动或共振问题，需要采取相应的措施来改进。

6.验证和优化：对改进方案进行验证和优化，以确保其有效性和可行性。

可以通过迭代分析和实验评估来逐步完善方案。

四、模态分析的案例实践1.桥梁的模态分析：对大跨度桥梁的模态分析可以帮助提前发现潜在的共振问题，并优化桥梁的设计和结构。

例如，可以通过数值模拟方法对桥梁的振动特性进行分析，以确定固有频率和振型，并预测桥梁在不同外界激励下的动态响应。

工程数据管理(EDM)是实现对晶钻仪器公司所有硬件的实时数据管理和处理的PC软件。

它的结构清晰，界面友好，功能丰富，操作简单方便。

EDM模态分析一个完整的包括模态测试和分析的实验模态分析(Experimental Modal Analysis (EMA))流程。

基于当代流行的模态分析理论和技术开发，操作流程直观且简单，它是实现模态分析实验得力的工具。

支持用户实现数百个测量点和多个激励点的高度复杂的模态分析，无论模态测试是多么复杂，EDM模态软件都提供准确的工具来实现您的目标。

为了成功获得测试数据，实验之前需要在测试模型上规划出所有测点的自由度（DOFs）。

几何编辑器提供多种坐标系统，使用组件功能，可以简单地把各个子组件合并对一个几何模型。

在输入通道设置界面，设置所有通道对应的测点和它们的坐标方向。

测试开始后，所有的测试测点都会被测量，并以包含激励和响应自由度的信号名称保存。

模态参数识别是模态分析的核心，EDM模态分析为其提供了多种拟合方法。

最小二乘复指数法(The Least-Squares Complex Exponential (LSCE))用于获取单参考点频响函数(FRF)的极点(包括频率和阻尼)。

而多参考点(多输入/多输出或者MIMO)测试，则使用相应的多参考时域分析法(Poly-Reference Time Domain，PTD)。

动画模块是为了动态展示模态振型的模块，允许用户通过3D动画显示模态振型到几何模型。

通过不同颜色标识动画的振动幅度。

自由变形(FFT)提供增强模式的动画，比点动画更平滑更逼真。

使用同一个几何模型，工作变形分析(ODS)可动画显示所选择的时域和频域响应数据到几何模态。

EDM模态支持的应用如下：●几何模型的创建/编辑/导入/导出/动画●工作变形分析(ODS)●锤击法模态实验●单个或多个模态激振器模态试验●单参考点模态分析●多参考点模态分析●导出测试报表到Word几何模型编辑（Geometry）EDM模态几何模型编辑/ODS/动画三个模块是EDM模态分析软件的基础模块，包含在每个EDM模态系统。

模态分析实验指导书◆问题描述：这是一个飞机机翼的简单模态分析。

机翼的截面是由直线和样条曲线定义的。

机翼的一端固定在机身上，另一端自由。

问题的目标就是求解机翼的固有频率和振动模态。

机翼的尺寸参数如上图所示。

机翼材料为低密度聚乙烯，弹性模量38x103 psi，泊松比0.3，密度8.3E-5 lb f-sec2/in4。

◆几何建模：第一步：读入几何模型1.Utility Menu> File> Read Input from ...2.File name: wing.inp\Program Files\Ansys Inc\V90\ANSYS\data\models\wing.inp3.[OK]◆定义材料：第二步：设置分析类型1.Main Menu> Preferences2.(select) “Structural”3.[OK]第三步：定义材料特性参数1.Main Menu> Preprocessor> Material Props> Material Models2.(double click) “Structural”, then “Linear”, then “Elastic”,then “Isotropic”3.“EX” = 380004.“PRXY” = 0.35.[OK]6.(double click) “Density”7.“DENS” = 8.3e-58.[OK]9.Material> Exit划分网格：第四步：定义单元类型1.Main Menu> Preprocessor> Element Type> Add/Edit/Delete2.[Add...]3.“Structural Solid” (left column)4.“Quad 4node 42” (right column)5.[Apply] to choose the Quad 4 node (PLANE42)6.“Structural Solid” (left column)7.“Brick 8node 45” (right column)8.[OK] to choose the Brick 8 node (SOLID45)9.[Close]10.Toolbar: SAVE_DB第五步：划分网格1.Main Menu> Preprocessor> Meshing> Mesh Tool2.“Size Controls Global” = [Set]3.“Element edge length” = 0.254.[OK]5.[Mesh]6.[Pick All]7.[Close] Warning.8.[Close] Meshtool9.Toolbar: SAVE_DB第六步：拉伸出划分网格后的实体1.Main Menu> Preprocessor> Modeling> Operate> Extrude> Elem Ext Opts2.(drop down) “Element type number” = 2 SOLID453.“No. Elem divs” = 104.[OK]5.Main Menu> Preprocessor> Modeling> Operate> Extrude> Areas> By XYZOffset6.[Pick All]7.“Offsets for extrusion” = 0, 0, 108.[OK]9.[Close] Warning.10.Utility Menu> PlotCtrls> Pan, Zoom, Rotate11.[Iso]12.[Close]13.Toolbar: SAVE_DB施加载荷：第七步：不选择二维单元1.Utility Menu> Select> Entities2.(first drop down) “Elements”3.(second drop down) “By Attributes”4.(check) “Elem type num”5.“Min,Max,Inc” = 16.(check) “Unselect”7.[Apply]第八步：给模型施加约束1.(first drop down) “Nodes”2.(second drop down) “By Location”3.(check) “Z coordinates”4.“Min,Max” = 05.(chec k) “From Full”6.[Apply]7.Main Menu> Preprocessor> Loads> Define Loads> Apply> Structural>Displacement> On Nodes8.[Pick All] to pick all selected nodes.9.“DOFs to be constrained” = All DOF10.[OK]11.(second drop down) “By Num/Pick”12.[Sele All] to immediately select all nodes from entire database.13.[Cancel] to close dialog box.14.Toolbar: SAVE_DB◆求解：第九步：设定分析类型和选项1.Main Menu> Solution> Analysis Type> New Analysis2.(check) “Modal”3.[OK]4.Main Menu> Solution> Analysis Type> Analysis Options5.(check) “Block Lanczos” (Block Lanczos 是默认的模态分析求解方法.)6.“No. of modes to extract” = 57.“No. of modes to expand” = 58.[OK]9.[OK] 接收所有其他默认值.10.Toolbar: SAVE_DB第十步：求解1.Main Menu> Solution> Solve> Current LS2.检查一下状态窗口中的信息，然后选择:File> Close (Windows),orClose (X11 / Motif),关闭窗口.3.[OK] 初始化求解.4.[Yes]5.[Yes]6.[Close]求解结束.◆查看结果：第十一步：列出固有频率1.Main Menu> General Postproc> Results Summary2.[Close]第十二步：动画显示振动模态1.Main Menu> General Postproc> Read Results> First Set2.Utility Menu> PlotCtrls> Animate> Mode Shape3.[OK]一阶振型如下图所示:4.调整动画控制器中的参数设置，然后close。

模态分析技术⼩节1模态分析⼊门1.1⽬的通过实验模态分析了解结构的动⼒学特性，进⽽修改模型，优化设计基于“⾃激励”的数控装备实验模态分析的新⽅法，直接以系统的⼯作载荷或环境的⾃然扰动作为随机激振源（只要这些振源的宽带⾜以覆盖系统的有效响应频带即可，这样就不必外加激励），通过数据采集系统获得系统的响应信号，再通过模态参数时域识别法（所⽤设备简单，可只根据⾃由响应⽽⽆需激励就可以进⾏参数识别）识别出系统模态，因此具有在⽆需外加激励输⼊和未知激励信号的情况下，识别出数控装备机械结构模态参数的能⼒。

1.2定义模态分析是⼀项对描述系统动⼒学特性所⽤参数进⾏研究和估计的技术，对所有线性动⼒学系统，只要其输⼊输出可以测量，均可通过模态分析进⾏研究1.3基本假设模态分析系统理论的基本假设是：1、线性假设结构的动态特性是线性的，就是说任何输⼊组合引起的输出等于各⾃输出地组合，其动⼒学特性可以⽤⼀组线性⼆阶微分⽅程来描述2、时不变假设结构的动态特性不随时间⽽变化，因⽽微分⽅程的系数是与时间⽆关的常数3、可观测性假设系统动态特性的全部数据都是可以测量的Maxwell互易性原理在q点输⼊所引起的p点的响应等于在p点输⼊引起的q点响应1.4模态参数模态向量——由振动理论知：⼀个线性振动系统，当它按照⾃⾝某⼀阶固有频率作⾃由谐振时，整个系统将具有确定的振动形态简称振型或模态，描述这种振动形态的向量称为振型向量或模态向量。

1.5途径⽤模态分析研究结构的动⼒学特性有两种途径：解析式模态分析结构的⼏何形状、边界条件、材料特性，把结构的质量分布、刚度分布、阻尼分布分别⽤质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵表⽰出来，从⽽确定系统的模态参数（固有频率，阻尼系数、模态振型），这些模态参数可以完整的描述系统的动⼒学参数实验模态分析从测量结构（样机）上的某些点的动态输⼊⼒和输出响应，将测量得到的数据转换成频响函数，从测得的频响函数来估计这些模态参数1.6步骤实验模态分析的五步骤：1、建⽴试验“装置”，即固定试件、安装传感器、连接数据采集系统、校准测量系统等2、进⾏数据采集并常常要估计频响函数3、系统识别，即根据测量出来的输⼊输出数据（频响函数）确定系统的动态特性4、对所获得的识别结果进⾏验证5、应⽤系统的⽽不是零散⽅法，根据的道德数据对系统加以改进。

分析实验报告机械结构模态测试大实验一. 实验目的1、 学习模态分析原理；2、 学会模态测试方法；3、 学习简支梁、等强度梁和圆盘模态分析的测试过程二. 实验原理对于一个机构系统，其动态特性可用系统的固有频率、阻尼和振型来描述，与其模态质 量和模态刚度一起统称为机械系统的模态参数。

模态参数既可以用有限元的方法对结构进行简化得到，也可以通过激振实验对采集的数据进行处理识别得到。

测量方法是给系统施加一有带宽频率的激振力（冲击力也是一有限带宽激振力），同时测量系统的响应，将力和响应信号进行滤波，然后进行双通道FFT 变换，计算出激振力F 与响应X 之间的传递函数h 。

由 任意点传递函数曲线拟合可以识别出系统的固有频率和阻尼。

识别出系统的固有频率和阻尼比后，就可以求出系统的模态质量和模态刚度，此外，软 件程序可以确定结构的振型，振型代表了在结构的第 K 阶固有频率下，各测点位移振幅之间 的比例关系，并以模型动画的形式展示出来，从而可以对结构的模态进行直观地认知和感受。

三. 实验仪器及激振方法的选择3.激励方法——锤击法激振为进行模态分析，首先要测得激振力及相应的响应信号，进行传递函数分析。

根据模态分析的原理，我们要测得传递函数矩阵中的任一行或任一列，因为该实验所用结构较为轻小， 阻尼不大，所以要得到矩阵中的任一行，要求采用各点轮流激励， 一点响应的方法；要得到矩阵中任一列，采用一点激励，多点测量响应的方法。

而实际应用时， 常用单点响应法中的锤击法激振。

四. 实验项目1. 实验仪器：INV1601B 型振动教学试验仪、梁和圆盘）、加速度传感器、电涡流传感器、INV1601T 型教学实验台（安装简支梁、等强度 MSC-1力锤2.实验软件：INV1601型DASP 软件（一）简支梁模态分析a.电涡流传感器测量1.实验步骤（1）简支梁如下图所示，长（x向）680mm宽（y向）50mm高（z向）8mm选取拾振点时要尽量避免使拾振点在模态振型的节点上，此处取拾振点在第6个敲击点处。

结构模态实验报告结构模态实验报告引言结构模态实验是一种常见的结构力学实验方法，通过对结构的振动特性进行分析，可以了解结构的固有频率、模态形态等信息。

本实验旨在通过模态分析方法，对某一结构的振动特性进行研究，以便为结构的设计和优化提供参考。

实验目的1. 了解结构的固有频率和模态形态对结构的影响；2. 学习使用模态分析方法进行结构振动特性分析；3. 掌握结构模态实验的基本操作步骤。

实验装置和仪器1. 结构模型：实验中使用了一个简化的桥梁模型，由钢材构成；2. 激振器：用于给结构施加外力，产生振动；3. 加速度传感器：用于测量结构的振动加速度；4. 数据采集系统：用于采集和记录加速度传感器的输出信号。

实验步骤1. 将加速度传感器安装在桥梁模型的适当位置，保证传感器与结构接触良好；2. 将激振器固定在桥梁模型的一个端部，以产生合适的激振力；3. 打开数据采集系统，进行传感器的校准和信号采集设置；4. 启动激振器，施加一定的激振力，使桥梁模型产生振动；5. 通过数据采集系统记录传感器输出的振动加速度信号；6. 停止激振器，结束实验。

实验结果与分析通过数据采集系统记录的振动加速度信号，可以得到结构的振动响应曲线。

根据振动响应曲线，可以计算出结构的固有频率和模态形态。

固有频率是结构在没有外界激励下自由振动的频率。

通过对振动响应曲线进行频谱分析，可以得到结构的固有频率。

固有频率与结构的刚度和质量有关，刚度越大，固有频率越高；质量越大，固有频率越低。

通过对固有频率的测量和分析，可以了解结构的刚度和质量分布情况，为结构的设计和优化提供依据。

模态形态是结构在不同固有频率下的振动形态。

通过对振动响应曲线进行模态分析，可以得到结构的模态形态。

模态形态反映了结构的振动模式，可以帮助我们了解结构的应力分布、刚度变化等信息。

通过对模态形态的分析，可以发现结构的潜在问题，指导结构的改进和优化。

结论通过结构模态实验，我们可以了解结构的固有频率和模态形态对结构的影响。

《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。

实验模态分析方法与应用概论引言：实验模态分析是一种用于研究结构动力学特性的方法，通过实验测量和数据分析，可以确定结构的固有频率、阻尼比以及模态形态等参数。

实验模态分析方法包括模态参数识别、模态不确定度评估和模型修正三个步骤。

本文将介绍实验模态分析方法的基本原理和常用应用。

一、实验模态分析方法的基本原理1.1模态分析的基本思想1.2模态参数识别在模态参数识别过程中，需要选择合适的激励信号和测量点位置，通过对结构的振动响应信号进行分析，得到结构的固有频率、阻尼比和模态振型等参数。

常用的模态参数识别方法包括傅里叶变换法、自相关法、互谱法和最小二乘法等。

1.3模态形态绘制在模态形态绘制过程中，通常需要在结构上布置加速度传感器或激光测振仪等测量设备，测量结构的振动响应信号。

然后，通过信号处理和数据分析技术，将实际测量的振动响应数据转化为结构的模态振型，并绘制成图像。

二、实验模态分析方法的应用2.1结构健康监测实验模态分析方法可以用于结构健康监测，通过定期对结构进行振动测试和模态分析，可以及时发现结构的损伤和变形等问题，为结构的维护和修复提供参考。

例如，在桥梁结构的健康监测中，可以通过模态分析方法来确定桥梁的固有频率和模态形态，从而判断桥梁的结构安全状况。

2.2结构参数识别实验模态分析方法还可以用于结构参数的识别。

通过对结构在不同工况下的振动响应信号进行测量和分析，可以确定结构的质量、刚度和阻尼等参数。

例如，在机械系统中，可以通过模态分析方法来识别机械系统的转子和轴系的质量和刚度参数，从而评估系统的性能和可靠性。

2.3结构优化设计实验模态分析方法还可以用于结构的优化设计。

通过对不同结构参数和材料的改变进行模态分析和比较，可以评估结构的动力特性，并选择最佳的设计方案。

例如，在汽车工程中，可以通过模态分析方法来优化汽车底盘的结构，提高汽车的悬挂系统和减震器的性能。

总结：实验模态分析方法是一种研究结构动力学特性的重要手段，通过实验测量和数据分析，可以确定结构的固有频率、阻尼比和模态振型等参数。

《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六、试验步骤6.1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。

桥梁结构动态评估的模态分析法文献综述郑大青一、模态分析在桥梁健康监测中的意义；二、模态分析的基本原理及分类；三、模态参数识别研究现状分析；四、模态分析损伤识别现状分析；五、目前模态分析在桥梁监测中存在的问题和不足。

一、模态分析在桥梁健康监测中的意义：桥梁是国家基础设施的重要组成部分，关系到人们的生命和财产安全。

因此，对桥梁进行监测并确定其结构健康状况具有重要的经济和社会意义。

传统的桥梁结构健康监测主要依靠无损检测技术或人工经验对某个特定的结构部件进行检测、查找，判断是否有损伤及损伤的程度，或者测量与桥梁结构性能相关的参数，比如变形、挠度、应变、裂缝等等，通过对这些参数分析，进而判定桥梁结构健康状况。

在应用上面这些方法时存在一些缺陷，如测量之前需知道损伤的大体范围，或者被检测的结构部分是仪器可接近的；在对大跨度桥梁等体量大、构件多的结构监测时，存在不能测量桥梁内部等隐蔽部分、测量工作量大、工作效率相对较低、不能获取桥梁整体信息等不足。

为此，一些专家学者提出了基于模态分析的桥梁健康监测方法，如图1。

此方法将结构动力学领域中的模态分析技术应用到桥梁健康监测中来，以多学科交叉研究为基础的，通过测试桥梁整个结构在外载作用下的响应来分析结构的固有频率、阻尼和模态振型等动力特性，进而诊断结构损伤位置和程度。

因此，模态参数识别和之后的模态分析损伤识别是整个健康监测中2个重要的组成部分。

测量桥梁结构激励、响应等信息 进行桥梁模态参数识别（固有频率、阻尼和模态振型等） 用模态分析损伤识别法进行安全评估图1 模态分析健康监测流程图模态分析监测方法克服了传统监测法存在的一些缺点，它不受结构规模和隐蔽的限制；具有多学科交叉优势，能对结构全局进行检测，从而能够评价桥梁结构的整体健康状态。

近年来，该方法发展迅速，日趋成熟。

事实上，它已经成为桥梁结构在线健康监测的核心技术之一。

因此，模态分析对桥梁健康监测具有重要意义。

二、模态分析的基本原理及分类：由振动理论知：一个线性振动系统，当它按自身某一阶固有频率作自由谐振时，整个系统将具有确定的振动形态（简称振型或模态）。