《试验模态测试技术》PPT课件

《《试验模态测试技术》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、试验模态分析第三章结构模态（导纳）测试技术3.0引言本章将讨论模态试验所用的测量技术对于我们所研究的对象（系统）与外界的关系一般可用如下的图来表示：输入输出系统这里：——输入激励（狭义地说是力，广义地说就不一定了）——输出响应（位移、速度、加速度等）——系统转换函数（特性）（注意自变量是时间）用公式可表示为：响应特性输入=由此可见，只有当测定方程中的两项时，才能完全测出试验对象的振动情况。从机构的动态分析这角度来说，基本问题可以分成三类：1、已知系统的特性和输入，求响应———振动分析问题例如，一机器由于转动轴的偏心产生振动，这时输入激励是已知的，机器本身结

2、构的特性也是已知的现在要求系统的位移、速度、加速度。这称为振动分析问题。。2、已知输出和系统的特性，要研究系统的输入——动载荷识别（作载荷谱）或环境测试问题。3、已知系统输入和输出要识别或研究系统的动态特性——系统识别问题（试验模态分析）例如汽车工业中的路面谱分析问题，这对汽车工业是很重要的问题。噪声对人体的影响问题，就要分析噪声的频率成分，即噪声测量问题，也就是环境测试问题。也就是说我们要根据测得的输入、输出来确定系统的物理参数。试验模态分析就是要解决这类问题。有时这类测量统称为“导纳测量”3.1基本测量系统尽管测试问题各种各样、测量仪器各不相同，但基本

3、测试系统还是十分简单的。可分为三大部分：即激励系统、响应测试系统和信号分析系统。这三个系统可由如下的简图来表示：（论文撰写时测试方案一般也应用测试框图来表示）信号源（如信号发生器）放大器（如功率放大器）传感器（如力传感器）记录显示器（如磁带记录仪）二次仪表（如电荷放大器）传感器（如加速度传感器）响应测试系统被测对象信号分析数据处理仪器（如频谱分析仪器）分析系统激励系统3.2结构准备工作导纳测量全过程的一个重要准备工作是在试验结构本身，一般人常常没有给予足够的注意，致使整个试验的价值引起不必要的降低。实际上是一个所做试验的边界条件是否与理论假设相符合（或近似

4、），这对于搞力学专业的人较重视的。理论上要求被测对象是处于“自由”状态，故所试验的结构是处于“自由”，有两种方法来实现，即“悬挂”式和“地面支承”式。悬挂式是将被测对象自由地悬挂在空间。在这种状态下结构将呈现由其质量和惯性所确定的刚体模态，既无弯曲又无变形。对处于这种自由状态下的结构，我们可以确定其刚体模态，乃至质量和惯性特性，这些都是非常重要的数据。当然，实际上不可能提供真正的自由支承条件，结构必须用某种方法支撑，在试验中提供一个十分接近这种状态的悬挂系统是可能的。就是把试件支承在很软的“弹簧”上，例如用很轻的弹性绳把试件吊起来。这时刚体模态的固有频率不

5、再为零，但相对那些弯曲模态，其值还是很低的。这里要注意的是悬挂系统可能对各种小阻尼试件有增加阻尼的影响。另一种支承为称为地面支承（固定支承），即设想将结构上的某些点与地面固定连接。在理论上分析这个条件是非常容易实现的，即简单的删去对应点的坐标即可。但在做试验时很困难因为我们很难提供一个基础或地基固定试验构件，使其完全与地面固定。理论上讲模态试验应该在自由支承条件下进行，但在实际情况中，这种方法有时是行不通的。例如，很大的试件，像发电机或土木结构就不能在自由支承条件下试验。而自由支承条件试验在有的实际情况下是不合理的。再例如，我们考虑涡轮叶片的动态特性时，就

6、我们感兴趣的是叶片相对轴的振动模态，故完全可以用固定支承。对于测量导纳来说，哪种形式的支承的试验是最好方式，没有万能的方法可以适合每个试验，须根据具体情况以及所研究问题的性质来确定。3.3结构的激励做试验模态分析必须使构件动起来，故做试验模态分析必须要有激励装置。激励装置从激励方式来分有：接触式和非接触式；从激励的信号类型看有：稳态激励（它包括周期激励，正弦慢扫描激励）；另外还有：随机激励；瞬态激励。根据测试的不同需要采用不同激励信号。狭义的说我们结构动态试验常用的是瞬态激励。这些激励信号都要通过一个激励装置来实现。一个激励装置工作指标有：激励力的大小，激

7、励频率的范围，以及他们的可控程度。下面我们就几种常见的激励装置的特点和优缺点简单介绍一下。3.3.1机械式激振器机械式激励装置是利用转动时不平衡质量惯性力作为激励力的。在使用中灵活性较小，调节不方便。但他能产生频率可变的常力。力的大小与惯性力有关，只有调节惯性力才能改变激励力的幅值，故在振动过程中是无法调整的。早期有这类装置，目前使用不多。电磁式振动台是最流行的一种激励装置，在这种激励装置中，输入信号转换成交变磁场，在磁场中放置一个线圈，该线圈与装置的驱动部分连接，驱动部分与结构相连。在这种情况下，激励的频率和幅值彼此是独立控制的具有较大的可控性。这在通过

8、共振点，需要改变激励电平时特别实用。3.3.2电磁式激振器3.3.