《试验模态分析作业》 高博 2013424025.

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1、汽车模态分析一·前言1模态分析的概念模态分析是研究振动的一种近代方法,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。[1]振动模态是弹性结构固有的、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,就可能预知结构在此频段内,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模态参数并给予验证,就可以把这些参数用于设计过程,优化系统动态特性,或者研究把该结构连接到其

2、他结构上时所产生的影响。因此,模态分析是结构动态设计及设备故障诊断的重要方法。其中分析过程如果是由有限元计算的方法取得的，则称为计算模态分析；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。2模态分析应用的领域近十多年来，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、电力、建筑、水利、航空、航天等许多产业部门的高度重视。已有多种档次、各种原理的模态分析硬件与软件问世。[2]如今模态分析广泛的应用于科研领域，尤其对于汽车振动

3、、噪声控制领域有着极强的现实意义，解决了汽车振动、噪声方面的种种先前无法解决或者需要耗费大量人力物力才能解决的问题，提高了科研工作效率，也为汽车行业的发展做出了贡献。本文将着重论述模态分析在汽车领域的应用，讨论其优点和不足，并对其发展现状和未来的发展方向做出概述，通过自己的视角来阐述归纳模态分析的重要意义。8汽车模态分析二·正文1模态分析方法概述1.1经典定义模态分析的经典定义：将线性定常系统振动微分方程组中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。1.

4、2试验模态分析试验模态分析方法又称“模态分析的试验过程”是一个综合运用线性振动理论，动态测试技术，数字信号技术处理和参数识别等手段，进行系统识别的过程，是对结构或系统进行分析的一种试验建模方法。[3][4]1.3模态分析的基本应用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。1.4模态的基本参数模态频率、模态振型、模态质量、模态向量、模态刚度和模态阻尼等。1.5有限元方法的应用①利用有限元分析模型确定模态试验的测量点、激励点、支持点（悬挂点），参照计算振型对测试

5、模态参数进行辩识命名，尤其是对于复杂结构很重要。②利用试验结果对有限元分析模型进行修改，以达到行业标准或国家标准要求。8汽车模态分析③利用有限元模型对试验条件所产生的误差进行仿真分析，如边界条件模拟、附加质量、附加刚度所带来的误差及其消除。④两套模型频谱一致性和振型相关性分析。⑤利用有限元模型仿真分析解决实验中出现的问题。2模态分析方法的发展过程2.1模态分析方法发展史模态分析是振动工程理论的一个重要分支,是系统辨别方法在工程振动领域的应用[5]模态分析技术源于20世纪30年代提出的将机电进行比拟的机械阻抗技术，由于当时测试技术及计算机技术的限制，它在很长时期内发展

6、非常缓慢至20世纪50年代末，该技术仅限于离散稳态正弦激振方法；60年代末，计算机技术飞速发展使得实验数据处理和数值计算技术出现了崭新的面貌，为了适应现代工程技术要求，试验模态分析技术应运而生；70年代开始,随着FFT数字式动态测试技术的飞速发展，使得以单入单出及单入多出为基础识别方式的模态分析技术普及到各个工业领域,模态分析得到快速发展而日趋成熟；而到了80年代后期,多入多出随机激振技术和识别技术得到了长足发展从80年代中期至90年代，模态分析技术在各个工程领域得到普及和深层次应用，尤其是在结构性能评价!结构动态修改和动态设计。故障诊断和状态监测以及声控分析等方面

7、的应用研究异常活跃，取得了丰硕的研究成果。目前，模态分析技术已经成为一门重要的工程技术,而不仅仅是从事研究的理论课题。[6]2.2国内外发展现状最近几年，由于国家大力发展汽车产业，人们对于汽车舒适性的要求越来越高，于是汽车厂商逐渐重视汽车车身试验模态分析，并将其作为新车开发过程中的必须环节。经过几十年的发展，模态分析理论吸取了振动理论、信号分析、数据处理、概率统计以及自动控制理论中的相关理论，并结合自身的发展，形成了一套具有自身特色的理论体系，提出了许多模态分析和参数识别方法。通常按照一下标准进行分类：8汽车模态分析(1)识别域：时域和频域。(2)工作状态：EM