实验模态分析与激光测振技术研究

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1、西南交通大学硕士学位论文姓名：卢喜丰申请学位级别：硕士专业：工程力学指导教师：杨翊仁20071201西南交通大学研究生学位论文第1页摘要本文以中空长方体模型以及某车型白车身为研究对象，以单头激光测振系统为主要仪器，对其进行了模态实验。探讨了确定各不同平面内振型的相位关系和幅值比的方法，构建出结构的三维整体模态。其主要内容如下：综述了全息干涉测量技术、散斑法测量技术、激光三角法测量技术和激光多普勒测量技术等几种常用的激光测振技术基本原理，比较了它们之间的优缺点。以中空长方体模型为研究对象，采用激光测振仪对其进行实验模态分析，得到在固支条件下模型各个面的固有频率及振型；再用振动动态信号采集系统，通

2、过传感器来采集各个面的振动信号，用基于LabVIEW的相关分析法对实验数据进行处理，确定不同平面内各振型的相位关系和幅值比，并用MATLAB软件将模型的整体模态表示出来，并与有限元计算结果进行比较。结果表明：实验所得到模型的固有频率和整体模态与有限元计算得到的结果相比，误差在允许范围内。该实验方法对于采用单头激光测振仪测试结构的三维整体模态具有一定的参考价值。以某车型白车身为研究对象，进行模态实验，实验得到白车身自由约束条件下的固有频率、振型等模态参数，根据前面确定不同平面内各振型的相位关系和幅值比的方法，确定车身各平面之间的相位关系和幅值比，较好地构建出了白车身三维整体模态。对白车身的前围下

3、板进行分析，得到前围下板实车约束状态的固有频率及振型。这是激光测振技术在自车身模态实验中的一个很好的应用，而且较好地克服了单头激光测振系统难于测试结构三维空间模态的局限性，扩展了单头激光测振仪的使用范围。关键词：模态分析；白车身；固有频率；相位；激光测振技术；相关分析法西南交通大学研究生学位论文第¨页AbstractWiththeaidofthenon-contactIasermeasurementtechnology,theexperimentofacubicmodaIandacarbodymodaI．scompleted．1nordertoconstitutethe3-dimensionm

4、odaIshapesofastructurebyusingthetestdata，themethodsofdeterminingthephaserelationshipandtheratiosofamplitudeofvibrationmodeindifferentplanesarediscussed．Themaincontributionsofthisthesisareasfollows：ReviewthebasicprinciplesofIasermeasurementtechnology,suchastheholographicinterferometry,theelectronicsp

5、ecklepatteminterferometry,opticaltriangulationandlaserDopplertechnology,theadvantagesanddisadvantagesbetweenthemarealsocompared．ThemodalexperimentofacubicmodelisdonebyusingthescanningIaservibrometer．ThenaturaIfrequenciesandcorrespondingmodesareobtained．Thesignalsofvibrationindifferentplanesarecollec

6、tedbysensoranddynamicaldataacquisitionsystem．TheexperimentaldataisstudiedbythecorrelativeanalysismethodwhichisbasedonLABVIEW．Thephaserelationshipandtheamplituderatioofvibrationmodesaredetermined．ThewholemodaIshapesofthemodeIaredrawnoutbyMAr【ABandcomparedwiththeresultsofFEM．whichshowthattheerrorsofth

7、enaturaIfrequenciesandcorrespondingwholemodesbetweenexperimentandFEMareintheallowablerange．Thisexperimentmethodhassomereferencevalueontestingthe3-dimensionmodaIshapesofastructurebyusmgasinglescannmgIa