模态分析试验报告-

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1、《建筑鍺构的模态分析甙胗》矣發板告专土太工程班级学号‘名教师建工矣验^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。模态分析技术己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

2、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)Y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

3、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086D202.224kN0.0003-36KHz加速度传感器厂家型号量程频率范围灵敏度vm/g美国PCB公司333B40±50g0.5-5KHz美国PCB公司333B40±50g0.5-5KHz美国PCB公司333B40±50g0

4、.5-5KHz美国PCB公司333B40±50g0.5-5KHz动态信号分析仪厂家型号比利时LMS国际公司LMSSCADASIII数据采集及模态分析软件厂家名称比利时LMS国际公司LMSTest9A六、试验步骤6.1模态试验基本过程二十年来，巾于计算机技术、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熏视。匕存多种档次、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:1.动态数据的采集及频响函数或脉冲响应函数分析。(

5、1)激励方法：试验模态分析是在试验室内人为地对结构物施加一定动态激励，采集各点的振动响应信号及激振力信号，根据力及响应信号用各种参数识别方法获取模态参数。激励方法不同，相应识别方法也不同。目前主要由单输入单输出(SISO)、单输入多输出(SIMO)、多输入多输出(MIMO)三种方法。以输入力的信号特征还可分为正弦慢扫描、正弦快扫描、稳态随机(包括白噪声、宽带噪声或伪随机)、瞬态激励(包括随机脉冲激励)等。(2)数据采集：SISO方法要求同时高速采集输入与输出两个点的信号，用不断移动激励点位置或响应点位置的办法取得振型数据。SIMO及MIMO的方法则要求大量通道数据

6、的高速并行采集，因此要求大量的振动测量传感器或激振器，试验成本极高。(3)时域或频域信号处理。例如谱分析、传递函数估计、脉冲响应测量以及滤波、相关分析等。2.建立结构数学模型。根据已知条件，建立一种描述结构状态及特性的模型，作为计算及识别参数的依据，自前一般假定系统为线性的。由于采用的识别方法不同，也分为频域建模和时域建模。根据阻尼特性及频率耦合程度分为实模态或复模态模型等。3.参数识别。按识别域的不同可分为频域法、时域法和混合域法，后者是指在时域识别复特征值，再回到频域中识别振型。激励方式不同(SISO、SIMO、MIMO)相应的参数识别方法也不尽相同。并非越复

7、杂的方法识别的结果越可靠。对于目前能够进行的大多数不是十分复杂的结构，只要取得了可靠的频响数据，即使用较简单的识别方法也可能获得良好的模态参数；反之，即使用最复杂的数学模型、最高级的拟合方法，如果频响测量数据不可靠，则识别的结果一定不会理想1.振形动画。参数识别的结果得到了结构的模态参数模型，即一组固存频率、模态阻尼以及相应各阶模态的振形。由于结构复杂，由许多自由度组成的振形的数组难以引起对振动直观的想象。必须采用活动振动的方法，将放大了的振形叠加到原始的几何形状上。以上四个步骤是模态试验及分析的主要过程，而支持这个过程的除Y激振装置、双通道FFT分析仪、桌面式或

8、便携式计算