结构模态实验

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1、重庆大学学生实验报告实验课程名称结构模态实验开课实验室汽车结构实验室学院机械工程学院年级专业班学生姓名学号—开课时间—至—学年第一学期总成绩教师签名机械工程学院制《结构模态分析》实验报告开课实验室：机械工程学院汽车结构实验室年月曰学院机械工程学院年级、专业、班姓名成绩课程名称结构模态分析实验项目名称结构模态分析指导教师教师评语教师签名；年月日一、实验目的1）常握模态分析的的基本原理；2）了解模态分析的常用方法；3）理解模态分析的过程和意义；4）熟悉实验模态分析的关键步骤；5）学习运用常用模态分析软件进行试验分析。二、实验原理模态分析是

2、在承认实际结构可以运用“模态模型”来描述动态响应的条件下，通过实验数据的处理和分析，寻求模态参数的一种参数识别方法。对于一个机构系统，其动态特性可用系统的固有频率、模态阻尼和模态矢暈（振型）来描述，它们与模态质暈和模态刚度一起统称为机械系统的模态参数。通过实验数据求取模态参数的方法就是实验模态分析。模态分析关键在于得到振动系统的特征向量。结构的动态特性可由N阶矩阵微分方程描述：Mx+Cx+Kx=两边进行拉氏变换可得传递函数：h（s）=[ms2+CS+^]-1X（e）=H（e）F（e）通过坐标变换可得:伽）=±“2讐I式小2匕.Cr◎二

3、一，，叫，灯分别为第「阶模态质量与模态刚度，分mr2mg.别为笫r阶模态频率、模态阻尼比及模态振型。1）模态分析的建模途径有两条：一是基于有限元分析理论的解析模型；二是基于系统频响函数（或传递函数）测试的实验建模。实验模态分析技术是通过实验的方法来寻求模态振型以及描述响应向暈的各个模态坐标。2）实验模态分析采用的方法有主模态法、频响函数法等。主模态法是利用多点正弦激励，使系统作纯模态振动，由此求得模态参数。频响函数法一般是利用单点激振，先求出结构的频响函数，再确泄模态参数。3）模态参数主要包括固有频率G”，固有振型｛如，，模态质量加十

4、模态刚度忍和模态阻尼其屮固有频率和固有振型能直接反映系统的振动特性。在工程应用屮尤为重要。4）由实验模态分析得到的模态参数及模态振型图可用于实验对象的运动精度分析、结构的稳定性分析、结构疲劳强度分析以及结构动态特性的优化设计。激振点或不变拾振点的选取。实验模态分析常采用单点激振，逐点拾振的方法或固振点的方法，本实验采用后一种方法。三、实验内容该实验是利用B&KPLUSE模态分析微机系统，对框架结构进行模态分析。通过激振实验，了解B&KPLUSE模态分析微机系统，对采集的振动数据进行处理识别，从而得到机械系统的模态参数。实验的主要内容包

5、括：1、结构测量点和激振点的选择；2、了解模态分析试验采用的仪器：试验仪器的连接、安装、调整；3、激振时各测点力信号和响应信号的测量及利用这些测量信号求収传递函数，并分析影响传递函数精度的因素；4、B&KPLUSE系统由各测点识别出系统的模态参数的步骤；5、动画显示；6、灵敏度分析及含义。、使用仪器、材料实验用对彖（平板）、悬挂或支撑系统、传感器和预处理器、力锤、电荷放大器、多通道滤波器、数据采集卡、模态分析和处理软件.计算机等。五、实验步骤1）按下图要求连接仪器，然后调整好各仪器的开关档位，传递函数灵敏频率分析范围为500HZ以内，

6、低通可収截止频率为300档。四个点由橡胶绳悬挂2）选择测点建立被测结构的几何模型。3）测量信号的数据釆集和双通谱分析，主要求各测点传递函数，频率分析范围为0—500H乙低通滤波截止频率为300H乙设置冲击激励测量参数，采RI8-10段平均，并将数据保存。4）用十个传递函数同时显示功能确定系统的前六阶共有频率。5）求収系统多测点加权传递函数虚频特性。6）产生频率阻尼识别文件。7）识别系统的频率阻尼，产生频率阻尼数据文件。8）显示打印系统的频率阻尼表及振型图。9）模态的动画显示，观察各阶振型的特点，复模态和实模态的区别。10）灵敏度分析。

7、六、实验过程原始记录0.5lk200400600800[Hz]3m2m1.5mlm700u500u0.30.20.150.170m50m30m-20m-15m-10m-7mJ300u200u-150u--lOOu-r70u・_图1传递函数fVlodGX：X1O.24S3SIn匸1・1OO曰riie・&Kfaer■图2实验用平板一阶弯振图f二1101kfVlcxf«3：304.57940In□图3实验用平板二阶弯振图f=305Hz图4实验用平板三阶弯振图f二597脱Modv2：243InC3]eb□or^~j”aIx」jBrOel&Kj

8、aer亠盘亞E图5实验用平板一阶扭振图f二244I1Zr/lodc4二InY&CD图6实验用平板二阶扭振图9505HzWVocf«e：8OX.42483InMSkCO图7实验用平板三阶扭振图f二801Hz七、实验结果及分