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：
武汉理工大学能源与动力学院
2 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 灵敏度 备注
数据采集和分析系统 LMS-SCADAS Ⅲ 比利时
力锤 2302-10 3164 2.25 mV/N
加速度传感器 100 mV/g 丹麦
B&K
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武汉理工大学能源与动力学院
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。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。
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2
3. 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。
模态分析的应用及它的试验模态分析
模态分析是一种通过分析系统的模态特性来预测和改善系统性能的方法。它可以应用于各种领域，包括机械工程、土木工程、航空航天工程、电力系统等。
在机械工程中，模态分析可以帮助设计人员了解结构的振动特性，以及在不同条件下结构的自然频率和振型。这对于避免共振现象、减少结构疲劳和保证结构稳定性非常重要。模态分析还可以用来优化设计，改善结构的刚度和减轻结构的重量。
在土木工程中，模态分析可以用来评估建筑物、桥梁和其他结构的振动响应。通过模态分析，可以确定结构的临界风速、车辆通过时的振动响应等，以确保结构的安全性和使用寿命。
在航空航天工程中，模态分析可以帮助设计人员了解飞机、火箭等飞行器的自由振动特性。通过模态分析，可以确定飞行器的固有振动频率和振动模态，并优化设计以减少结构的振动响应和降低噪音。
在电力系统中，模态分析可以用来评估系统的稳定性和动态响应。通过模态分析，可以确定系统中存在的低频振荡模态，以及可能导致系统瓦解的致命模态。这有助于设计人员优化系统的控制策略和改善系统的稳定性。
试验模态分析是通过实验测量来获取结构的模态参数，以进行模态分析的方法。试验模态分析通常分为激励法和反馈法两种方法。
在激励法中，实验过程中对结构施加激励信号，并通过测量系统的响应信号来获取结构的模态参数。常用的激励信号包括冲击信号和正弦信号。通过分析结构响应信号的频谱特性，可以确定结构的自然频率和阻尼比。 在反馈法中，通过测量系统的响应信号，然后根据经验公式或模态参数识别算法，反推出结构的模态参数。反馈法不需要对结构进行外部激励，因此更加方便实用，但也存在一定的理论假设和误差。
试验模态分析可以用于实际结构的模态识别和评估，因为它可以直接测量结构的实际响应，避免了理论模态分析中的近似和假设。然而，试验模态分析需要在实际工程环境中进行，受到环境噪声、传感器布置等因素的影响，所以需要合理设计实验方案和选择适当的仪器设备。
