模态分析综述性论文

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1、关于机械振动的模态分析发展过程摘要：模态分析技术开始于20世纪30年代，经过70多年的发展，模态分析己经成为振动工程中一个重要的分支。其最终目的是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没计提供依据。本文描述了机械振动模态分析的发展，并对其国内外现状进行了分析以及对其发展趋势进行了描述。关键词：机械振动模态分析发展趋势MechanicalvibrationondevelopingprocessofmodalanalysisAbstract:Thetechnologyofmodalanalysisbeginninginthe1930s,

2、after70yearsofdevelopment，modalanalysisofvibrationengineeringhasbecomeanimportantbranchof.Theultimategoalistoidentifythemodalparametersofthesystem，providethebasisforthevibrationcharacteristicsanalysisandoptimalstructuralsystem,faultdiagnosisandpredictionofvibrationanddynamiccharacteristicsofth

3、estructure.Thisarticledescribedthedevelopmentofmechanicalvibrationmodalanalysis，analyzeditsdomesticandinternationalstatus，anddescribeditstrend.Keywords:mechanicalvibrationmodalanalysistrend1刖目现代机械不断向高速、轻量、低能耗和高性能发展，机械和结构的振动与噪声问题曰益突出，故在机械和结构的设计与制造过程中，必须进行机械和结构的振动特性分析。对样机进行振动模态试验，己成力新产品研制中不可缺少的重

4、要步骤。为;r得到机械结构的模态参数，就必须依赖于试验模态分析方法，n前在国内外应用比较广泛。试验模态分析方法是用于分析复杂结构的动态特性，它是建立在计算机、信号处理、测试技术和线性振动理论基础上的现代工程分析方法。该方法的最终目的是从理论上解决建立机械结构的动力学模型。就目前的应用来看，对于已有的机械产品进行模态分析可以对其动态特性作山评价，同吋找岀机械在动态特性上所存在的薄弱环节。由于近年來电子计算机及精密电子仪器的发展，特别是多通道、高分辨力的有限离散快速分析技术的应用，使试验模态分析方法成为解决复杂结构振动问题的有力手段。在许多工程技术领域，该方法得到了广泛的应用，尤某是在

5、航天、机械、造船、车辆等部门尤为突出。近些年来该方法也在其他领域，如土木、房建等。2模态分析的发展过程模态分析是研究结构动力特性的一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的重要应用。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。这些模态参数可以巾计算或试验分析取得，这个分析过程称为模态分析。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A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，而且一旦通过模态分析知道了模态参数并予以了验证，就可以把这些参数川于设计过程，优化系统动态特性，或者研究把结构连接到

6、其他结构上是所产生的影响。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。模态分析技术源于30年代提出的将机电进行比拟的机械阯抗技术。经过儿十年的发展，模态测试和分析技术已经得到了较广泛的应用。结构模态参数识别是指由结构的动力试验来获得结构的模态参数的过程。模态测试和分析是建立在系统输入和输出的数据基础上，佔计频率响应函数或脉冲响应函数，再进行模态参数识别。其经典定义为：将线性定常系统振动微分方程组屮的物理坐标变换为模态坐标，使方程组解耦，成为一组以模态坐标及模态参数描述的独立方程，以便求出系统的模态参数。坐标变换的变换矩阵为模态矩阵，其每列为模态振型。在数学上，模态参数是

7、力学系统运动微分方程的特征值和特征矢量：而在实验方面则是测点的系统之极点和振型。近十多年来，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、电子、建筑、水利、航空、航天等许多产业部门的高度重视。己有许多档次、各种原理的模态分析硬件与软件问世。在各种各样的模态分析方法中，大致均可分为四个基本过程：首先，对动态数据进行采集及对频响函数或脉冲响应函数分析；其次根裾采集的数据及分析的结果建立数学模型，