简支梁模态分析实训报告

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1、2013^2014学年第二学期Kstitu简支梁模态分析实训报告学院：机械与汽车工程学院专业：测控技术与仪器班级姓名11级测控一班学号联系电话:指导老师:2013^2014学年第二学期1一、模态分析的步骤31.确定分析方法31.测点的选取、传感器的布置42.仪器连接43.示波44.输入标定值55.釆样56」参数设置66.2结构主成66.传递函数分析77」参数设置77.2采样7&进行模态分析8二、模态分析实例8（1）测点的确定9（2）仪器连接9（3）示波9（4）参数设置10（5）采样12（6）传函分析14（7）模态分析15三、实训总结23简支梁模态分析

2、实训报告模态分析是一种参数识别的方法，因为模态分析法是在承认实际结构可以运用所谓“模态模型”来描述其动态响应的条件下，通过实验数据的处理和分析，寻求其“模态参数”。模态分析实质上是一种坐标变换，其目的在于把原物理坐标系统屮描述的相应向量，转换到〃模态坐标系统〃屮来描述，模态试验就是通过对结构或部件的试验数据的处理和分析，寻求其〃模态参数〃。模态分析的关键在于得到振动系统的特征向量（或称特征振型、模态振型）。试验模态分析便是通过试验采集系统的输入输岀信号，经过参数识别获得模态参数。具体做法是：首先将结构物在静止状态下进行人为激振（或者环境激励），通过测

3、量激振力与振动响应，找出激励点与各测点之间的“传递函数”，建立传递函数矩阵，用模态分析理论通过对试验导纳函数的曲线拟合，识别出结构的模态参数，从而建立起结构物的模态模型。主要应用有:用于振动测量和结构动力学分析。可测得比较精确的固有频率、模态振型、模态阻尼、模态质量和模态刚度。可用模态试验结果去指导有限元理论模型的修正，使理论模型更趋完善和合理。用模态试验建立一个部件的数学模型，然后再将其组合到完整的结构中去。这通常称为〃子结构方法〃。用来进行结构动力学修改、灵敏度分析和反问题的计算。用来进行响应计算和载荷识别。由于理论模型计算很难得到模态阻尼，凶而

4、进行响应计算结果往往不理想。利用模态试验结果进行响应计算则无此弊端。—、模态分析的步骤1.确定分析方法DASP屮提供的模态分析方法有多输入单输出法、单输入多输出法和多输入多输出方法。一般采用较多的是多输入单输出或单输入多输出方法，在这两种方法屮选取吋，视哪一种方法简便而定，如激励装置大、不好移动但传感器移动方便就选取单输入多输出方法（即单点激励、多点移步拾振）；如传感器移动不方便但激励装置小、容易移动就选取多输入单输出方法（即单点拾振、多点移步激励）。有时结构因为过于巨大和笨重，以至于采用单点激振时不能提供足够的能量，将我们所感兴趣的模态都激励出来；

5、其次，结构在同一•频率吋可能有多个模态，这样单点激振就不能把它们分离出來，这时就要采取两个甚至多个激励來激发结构的振动，即采取多输入多输出方法。在DASP中进行模态分析吋，由丁釆用了高弹性聚能力锤和先进的变时基传递函数分析技术，对于象大型铁路桥、火箭发射平台这样的大型结构用力锤敲击就能分析出结构的模态；对于大型的混凝土结构（如大楼）可以以天然脉动作为激励信号进行模态分析。所以在人多数情况下，采取单输入多输出或多输入单输出方法就可完全满足工程需要。2•测点的选取、传感器的布置选择好分析方法后，就要根据结构的特点和试验目的确定测点的数目和布置，以及传感器

6、的安装方法等。测点的选取包扌舌激励点和响应点的选择，如是单输入多输出方法，要先确定敲击点的位置，敲击点位置的选择很重要，要尽量避免选在前几阶模态振型的节点处，以免丢失模态。然后是确定响应点的数目和每一个测点的位置；当采取多输入单输出方法吋，要先确定拾振点的位置，然后再确定敲击点的数口、方向和每一个敲击点的位置。（关于测点的选取，后面还会结合例了进行进一步说明）选取测点时，还要考虑传感器安装的方便，测点选定后，传感器如何安装（用磁朋、橡皮泥还是螺钉固定）要和结构的具体情况结合，启时还需要专门做夹具以利于传感器的安装。3.仪器连接使用INV系统比较典型的

7、几种连接方式有：①力传感器一DLF系列四合一放大器（电荷输入通道）->东方科卡->DASP采集分析系统DASP,（DataAcquisition&SignalProcessing）,数据采集和信号处理②压电传感器一DLF系列四合一•放大器（电荷输入通道）一东方科卡一DASP采集分析系统③速度或位移传感器（输出电压的传感器）一DLF系列四合一•放大器电压输入通道一东方科卡一DASP采集分析系统④速度或位移传感器（输出电压的传感器）一INVLF（AF）系列低通滤波放大器一东方科卡一DASP采集分析系统图1测试仪器连接图示4.示波采样测试以前要进行示波，通

8、过改变放大器的增益调整波形的大小，便釆样数据的信噪比尽可能人，但又不会出现饱和的情况。建议在示波过程屮出现的