机械模态分析方法综述-付伟清-2015-03-30

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1、机械模态分析方法综述姓名付伟清学号2014020052班级研1402班【摘要】模态分析是以振动理论为基础［1］、以模态参数为目标的分析方法，更确切地说，模态分析是研究系统物理参数模型、模态参数模型和非参数模型的关系。而且模态分析是一种近代研究机械结构动力特性的方法［2］，是指通过计算或实验获得机构的固冇频率、阻尼比和模态振型等模态参数的过程，是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。本文对模态分析的的理论、应用、发展历程、现状以及发展趋势进行了阐述。【关键词】模态分析机械结构动力特性参数模型发展趋势SummaryofMec

2、hanicalModalAnalysisMethods［Abstract］themodalanalysisistheanalysismethodbasedonvibrationtheory，themodalparametersforthetarget，moreprecisely,istherelationshipbetweenthephysicalparametersofthemodalanalysissystemmodel,modalparametermodelandnonparametermodel.Andmodala

3、nalysisisamethodtostudythedynamiccharacteristicsofmechanicalstructureofmodern，referstotheprocessbycalculationorexperimenttoobtainthenaturalfrequencyandthedampingratioofthemechanismandmodesofthemodalparameters，isanimportantmethodofstructuredynamicdesignandfaultdiag

4、nosisofequipment.Thisarticlehascarriedontheelaborationtothemodalanalysistheory，thedevelopmenthistory,currentsituationanddevelopmenttrend.［Keywords］modalanalysis；dynamiccharacteristicsofmechanicalstructure；Parametermodel；trend0.前言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

5、题日益突出，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［3］。对样机进行振动模态试验，已成为新产品研制中不可缺少的重要步骤。为Y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［4］,目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［5］。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，对于己有的机械产品进行模态分析可以对其动态特性作出评价，同时找出机械在动态特性上所存在的

6、薄弱环节。由于近年来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［6］。在许多工程技术领域，该方法得到了广泛的应用，尤其是在航天、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。1.机械模态分析的基本原理、方法及应用1.1基本原理忽略阻尼的影响，则结构振动的特征值问题可由以下方程描述：(K-eo2M)P=0(1)式中：K和M分别为整体刚度矩阵和质量矩阵;O为正则化振型;o为固有频率。结构的损伤通常使得其刚

7、度矩阵和质量矩阵产生了一个小的变化量，那么相对0)与0)也产生一个小的改变量。结构的运动式(1)可化为[(/C+K)-(or-or)](

8、，有(i=123…)(4)结构的总体刚度矩阵可以分解为单元刚度矩阵，单7G变形可由结构的振型计算求出，即^(0)=/(0>)(5)式屮：Wq是单元变形，w为单元号。则VVHz=l这里w为结构单元总数，而W¥碰z=£4(0,)△么如(Oj(7)w=则式(4)成为Aq2=w=[繼,•式中：N为结构的单个损