模态分析实验报告.doc

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1、《机械工程测试技术»综合实验报告实验项目名称：机械结构固有模态实验班级：机械32实验小组成员姓名（学号）：■张豪2130101047张唯2130101048赵亮2130101049景世钊2130101033王汝之2130101042朱金格2130101028《机械工程测试技术»综合实验报告实验项目名称：机械结构固有模态实验班级：机械32实验小组成员姓名（学号）：■张豪2130101047张唯2130101048赵亮2130101049景世钊2130101033王汝之2130101042朱金格2130101028实验小组组长：张豪实验报告日期：15/12/

2、12实验目的：针对机械结构（简支梁、悬臂梁、圆盘）的固有模态进行分析，了解儿种常用的结构动态特性激励方法，掌握机械结构固有模态的测试系统设计、测试系统搭建、数据采集及信号分析方法和技术。实验原理：模态分析方法及其应用：模态分析方法是把复杂的实际结构简化成模态模型，来进行系统的参数识别（系统识别）,从而人人地简化了系统的数学运算。通过实验测得实际响应来寻示相应的模型或调報预想的模型参数，使其成为实际结构的最佳描述。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。可用模态实验结果去指导有限元理论模和

3、的修正，使计算模型更趋完善和合理。川来讲行结构动力学修改、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。模态分析基本原理：工程实际屮的振动系统都是连续弹性体，其质量与刚度具有分布的性质，只有掌握无限多个点，在每瞬时的运动情况，才能全面描述系统的振动。因此，理论上它们祁属于无限多自市度的系统，需要用连续模型才能加以描述。但实际上不可能这样做，通常采川简化的方法，归结为有限个自由度的模型来进行分析，即将系统抽彖为由一些集中质块和弹性元件组成的模型。模态分析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

4、其“模态参数”，是一种参数识别的方法。模态分析的实质，是-•种坐标转换。其日的在于把原在物理坐标系统屮描述的响应向量，放到所谓“模态坐标系统”中来描述。这一坐标系统的每一个基向量恰是振动系统的一个特征向最。也就是说在这个坐标下，振动方程是一组互无耦合的方程，分别描述振动系统的备阶振动形式，每个坐标均可单独求解，得到系统的某阶结构参数。实验内容:1、动态数据的采集及频响函数或脉冲响应函数分析（1）激励方法。试验模态分析是人为地对结构物施加一定动态激励，采集各点的振动响应信号及激振力信号,根据力及响应信号,用各种参数识别方法获取模态参数。激励方法不同，相应识

5、别方法也不同。H前主要有多输入单输出（MISO）、单输入多输出（SIMO）两种方法。本次试验采用多输入单输出（MISO）方式（2）数据采集。锤子端部安装压力传感器，梁上分别部署加速度传感器和电涡流传感器分别测试，传感器先经过电荷放大再接入采集系统，经过调理的信号输入计算机市软件进行处理并计算出结果显示。（3）时域或频域信号处理。例如谱分析、传递函数估计、脉冲响应测量以及滤波、相关分析等O2、振形动画：参数识别的结果得到了结构的模态参数模型，即一组固有频率、模态阻尼以及相丿、''/络阶模态的振形。由于结构复杂，由许多自由度组成的振形也相当复杂，必须采用动曲

6、的方法，将放大了的振形叠加到原始的几何形状上。数据处理：简支梁模态测试简支梁如下图所示，长（X向）680mm,宽（y向）50mm,高（z向）8mmo欲使用多点敲击、单点响应方法做其z方向的振动模态测点的确定简支梁在y、z方向尺寸和x方向（尺寸）相差较大，可以简化为杆件，所以只需在x方向顺序布置若干敲击点即可（木例采用多点移步敲击、单点响应方法），敲击点的数目视要得到的模态的阶数而定，敲击点数目要多于所要求的阶数，得出的高阶模态结果才可信。此例屮在x方向把梁分成•六等份，即可以布十七个测点。选取拾振点时要尽量避免使拾振点在模态振型的节点上，此处取拾振点在第

7、六个敲击点处（或选取第三点作为拾振点）。34567891011121314151617拾援点仪器连接仪器连接如下图所示，其屮力锤上的力传感器接INV1601B实验仪第一通道的电荷输入端，压电加速度传感器接INV1601B实验仪第二通道的电荷输入端，两个通道的INV1601B实验仪的输入选择相应地调到压电加速度一端。压电加速度传•畧10II1214151617INV16O1B型*;舲位（內传DASPINV3O6U信巧采集仪〉分析软件拾撮点加速度传感器测量结果:模态参数第一阶第二阶第宀介第四阶频率40.335Hz161.190Hz361.179Hz635.

8、251Hz质量1.000e+0001.000e+0001.000e+0001.0