模态测试试验课件.ppt

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1、模态测试技术张银超4.18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

2、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”测试结构的连接与安装为了得到一组满意的频响函数测量数据，被测试的结构的职称应引起足够的重视。同一结构在不同的边界条件下，将有不同的模态参数。目前常用的支撑方式有以下

3、两种：地面支撑和自由支撑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。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

4、，这种方法有时是行不通的。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。最佳悬挂位置在做模态试验时，一般希望将试件悬挂点选择在振幅较小的位置，为此首先需要预先确定最佳悬挂位置。假设单点激励，则测试点1和激励点p之间的频率响应函数为如果激励力为，则近似地有对线形系统，位移响应的幅值和频率响应函数的幅值成正比，进一步假设振形一质量矩阵归一化，各阶模态阻尼近似相当，则为了预报摸个自由度在一般激励情况下的（在摸个频率范围

5、内所有n个模态均被激发）的位移响应的相对大小，定义低j自由度的平局驱动自由度位移（AverageDrivingDOFDisplacement）ADDOFD为在模态试验中的最佳选为位置由ADDOFD的值最小的那些自由度给出。其极限情况是：如果仅仅要求测试一姐模态，则最佳悬挂位置是在该阶模态的节点处。因为在节点有最佳激励位置为了保证系统的可辨识性（可控和可观），一般要求激励点不应靠近节点或节线太近。这就要求ODP（optimalDrivingPoint）最佳激励点的位移响应值不等于零。ODP定义为对正弦激励，定义第J个自由度的平均驱动自由度速度（AverageDrivingDOFVelocit

6、y）ADDOFV为定义第J个自由度的平局驱动自由度加速度（AverageDrivingDOFAcceleration）ADDOFA为：激励点应该避免选择在ODP最佳激励点的值等于零之处。在该点激励，某些模态将不被几里出来。当使用锤击法时，最佳激励位置的选择除了应该满足ODP最佳激励点的值不等于零之外，还应该避免选择ADDOFV的值较大的那些点，因为在ADDOFV的值较大的那些点，因为在ADDOFV的值较大的那些点处，容易产生所谓的双击现象。当使用激振器激励是，最佳激励位置的选择除了应该满足ODP最佳激励点的值不等于零之外，还应该避免选择ADDOFA的值较大的那些点，因为在ADDOFA的值较

7、大的那些点处，激振器附加质量的影响较大。最佳测试点的选取测试点所测得的信息要求有尽可能高的信噪比。因此，测试点不应该靠近节点。注意到实际上用的一般都是加速度传感器，实际测得的都是加速度信号，因此在最佳测试点的位置，其DDDOFA的值应该较大。比较常用确定最佳测试点的方法是EI（EffectiveIndependence）法如何从s个可选择的点中，找出m个点，（m