振动模态实验报告

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1、振动模态实验报告一、实验目的1、使用锤击法测量T型结构的振动实验模态，获取结构的各阶固有频率、阻尼、振型等模态参数，并与数值仿真进行对比、评估。2、巩固振动模态实验的基本理论，掌握振动模态测试方法和分析方法。二、实验原理与方法2.1、模态分析法简介模态分析方法是把复杂的实际结构简化成模态模型，来进行系统的参数识别（系统识别），从而大大地简化了系统的数学运算。通过实验测得实际响应来寻求相应的模型或调整预想的模型参数，使其成为实际结构的最佳描述。包括单点激励单点响应，多点激励单点响应，单点激励多点响应等方法。本实验采用多

2、点激励，单点响应。模态分析法主要应用有：1、用于振动测量和结构动力学分析。可测得比较精确的固有频率、模态振型、模态阻尼、模态质量和模态刚度。2、可用模态实验结果去指导有限元理论模型的修正，使计算机模型更趋于完善和合理。3、用来进行结构动力学修改、灵敏度分析和反问题的计算。2.2、模态分析基本原理工程实际中的振动系统都是连续弹性体，其质量与刚度具有分析的性质，只有掌握无限多个点在每瞬间时的运动情况，才能全面描述系统的振动。因此，理论上它们都属于无限多自由度的系统，需要用连续模型才能加以描述。但实际上不可能这样做，通常采

3、用简化的方法，归结为有限个自由度的模型来进行分析，即将系统抽象为由一些集中质量块和弹性元件组成的模型。经离散化处理后，一个结构的动态特性可由N阶矩阵微分方程描述：(1)方程式（1）两边进行拉普拉斯变换后得到，(2)式中H（ω）为频率响应函数矩阵，(3)上式中，，分别为第r阶模态质量和模态刚度（又称为广义质量和广义刚度）。分别为第r阶模态频率、模态阻尼比和模态振型。不难发现，N自由度系统的频率响应，等于N个单自由度系统频率响应的线形叠加。为了确定全部模态参数，实际上只需测量频率响应矩阵的一列（对应一点激振，各点测量的或

4、一行（对应依次各点激振，一点测量的））就可以了。一、实验对象及框图实验对象及参数：实验对象为有两块400mm*250mm*5mm的铝板平行于最长边焊接的T型板。测点分布图如图1：图表1测试仪器框架图如下：振动传感器T型板结构d计算机系统及分析软件动态分析仪力锤二、实验数据及结果4.1实验数据：首先测量频响函数，节点1频响函数如图表2：图表24.2模态估计方法生成稳态图，如图三图表3估计频响函数比较如图四图表4相干系数如图五图表54.3实验结果4.3.1、模态测试结果用####法，在软件中拾取稳定点，得到相应的模态频率

5、和振型。下列表格为测试到的模态频率和模态阻尼。阶数频率（Hz）阻尼（100%）振型形态描述1122.3930.934937如图2167.3450.140021如图3198.7210.385414如图4366.2590.16652如图5393.3160.551094如图6437.6740.143843如图7505.0180.110883如图8616.090.185307如图9623.8980.208791如图10631.8170.16824如图振型展示：频率122.393hz频率167.345hz频率198.721hz

6、频率366.259hz频率393.316hz频率437.674hz频率505.018hz频率616.09hz频率623.898hz频率631.817hz4.3.2、模态验证一阶模态与三阶模态复杂度分析一阶三阶复杂度分析如图六图表6一、有限元计算及结果Ansys子空间法模态分析提取前12阶模态，得到个阶固有频率如下：SETTIME/FREQLOADSTEPSUBSTEPCUMULATIVE1108.871112126.711223233.371334261.591445313.011556378.101667381.4

7、31778443.461889478.2119910534.581101011539.661111112706.6811212各阶振型如图：第一阶频率108.7hz第二阶频率126.7hz第三阶频率233.4hz第四阶频率261.6hz第五阶频率313hz第六阶频率378.1hz第七阶频率381.4hz第八阶频率443.4hz第九阶频率478.2hz第10阶频率534.6hz第十一阶频率539.6hz第十二阶706.7hz讨论和分析将ansys计算结果和实验测量结果对比可知，ansys仿真计算的各阶频率和实验测量得到

8、的各阶频率有出入。对于结构出现不同的固有频率，可能的原因有实验误差和仿真误差：敲击的方向、大小，敲击过程中可能引起的连击，以及粘贴和电噪声等传感器引起的误差。仿真误差包裹模型简化误差（如边界条件的设定等），参数误差等引起。各阶固有频率对比如下表：标号计算模态实验测量模态1108.872126.71122.3933233.37167.354426