BK 7753 模态测试顾问 用户手册

BK 7753 模态测试顾问 用户手册
BK 7753 模态测试顾问 用户手册

7753型模态测试顾问软件的主要功能是以几何模型方式引导用户进行模态试验并管理测试数据.在试验过程中对连击、过载、激励不充分等错误以语音等方式提示,减少测量中的错误。

本文的目的在于帮助用户快速掌握使用7753软件进行模态测试的过程。

模态测试的主要过程包括:

支撑被测物

选择力锤和激励方案

在被测物上布置加速度计(对电荷型加速度计还需要连接电荷放大器)

确定通道的输入量程

对力和响应信号分别加窗(加窗的原因详见参考文献1)

确定分析带宽,平均次数

选择要测量和观察的函数

导出测量数据

目录

1.选择试验布点和激励、响应方式 (2)

1.1结构如何安装 (2)

1.2 锤击法使用的力锤 (2)

1.3 确定激励方案 (3)

2. 使用 PULSE 7753 模态测试顾问软件测量结构频响 (4)

2.1在Project Info中选择参考信号 (4)

2.2在Hardware Setup中对通道选择正确的传感器 (4)

2.3在Geometry Task中可以进行测量结构的图形创建,并添加测量节点 (4)

2.4在Measurement Point Task中向测量点添加传感器 (5)

2.5在 Analyzer Setup Task设置分析属性 (5)

2.6在 Hammer Setup Task 设置激励信号量程、触发电平、时域窗 (5)

2.7在Response Setup Task设置响应信号量程、时域窗 (6)

2.8 在Measurement Task检查并保存测量结果 (6)

3. 测量结果导出 (7)

1.选择试验布点和激励、响应方式

1.1结构如何安装

对于轻阻尼线性结构,可在自由或者约束的边界条件下用锤击法进行试验。

如果测试的目的是对有限元软件分析的结果进行修正,需要在自由-自由边界下测试(即利用柔性好的弹性绳索、橡胶悬挂结构 或者 将结构放在柔软的海绵、汽车轮胎、泡沫材料上。对大型笨重结构,也可以使用空气弹簧支撑,因为空气弹簧承重大,支撑频率低,支撑被测物的范例如 下图1 所示)

理论上,结构的刚体运动模态所对应的固有频率是0,但是悬挂会改变刚体模态频率,因此最好的悬挂结果是“悬挂引起的最高刚体模态频率ωmax(即结构不产生任何弹性变形)”比“最低的弹性模态频率”Ωmin要低的多(ωmax/Ωmin<0.1~0.2 )。这时刚体模态对弹性模态的影响可以忽略不记,如图2所示。

图1 悬挂一个发动机外壳的范例 图2 悬挂引起的刚体模态频率应远低于第一阶弹性模态频率

如果测试的目的是模仿“真实工作状态下”可能产生的振动情况,可以在安装状态下测试.

1.2 锤击法使用的力锤

为了测量结构的频率响应函数,必须对结构施加激励。

常见的激励方式有:力锤激励和激振台激励。力锤激励的优点是快速、方便,适合于现场测量,缺点是需要测试工程师的经验。激振台激励的优点是信噪比高,缺点是速度慢。本文着重介绍使用力锤激励的情况。

力锤所引起的激励带宽取决于力作用的时间长短,这既与锤头有关,也与被激励物的表面材料有关,硬锤头提供较窄的脉冲从而获得较宽的频率范围,软锤头反之。

典型使用的锤头有三种:铝、塑料、橡胶,它们敲击时力信号的时域脉冲波形、频域衰减特性如 图3 所示( Endevco 2302型力锤为例):

图3 力信号的作用时间、自谱 和 匹配数据表格

选择锤头的经验是:力信号的自功率谱在最高频率处比最大值下降不超过10~20dB.

为在分析中获得最优的动态特性,激励的频率范围最好与分析带宽匹配。如果分析频率设得太高,而激励时力信号的自谱又达不到一定的幅值,程序将弹出报警,对这种情况只需要降低分析频率即可。

力锤的激励力大小与力锤的质量和激励时间长短有关,由于调整激励时的速度需要较多经验,因此常常通过调整锤头的附加质量改变力谱的幅值。但敲击的力不需要太大,即使对车身大小的物体激励也无需超过100N,以免引起结构的非线性响应。

1.3 确定激励方案

在进行模态试验之前,可以先通过 有限元分析 计算出理论振型,观察节点位置,在测量时请不要将传感器布置在这些节点;因为,节点是反共振点,即对某一阶模态,无论多大的激励都没有足够的响应,所以为了能让每一点都能反映振型的信息,参考点尽量不要布置在节点.

加速度计布置的一般原则是均匀布置在被测物上,局部感兴趣的位置也可以多布置。

为了利用最少的测量次数得到最多的振型自由度,应优先选择移动锤击激励,固定响应参考点。

注意,在对每个点激励时,应敲击在同一个点上并在同一方向上,这样平均后能取得最好的信噪比。

为获得归一化的模态振型、模态质量和刚度,必须进行激励点的同方向响应测量;如果结构复杂,也可进行多参考点测量,如使用 BK 4506型三轴向加速度传感器。(如果只需要获得频率、阻尼和未归一划的模态,可以不必进行激励点响应测试)

(激励点响应测量提供了FRF频响矩阵[H ij]的对角线元素,i为响应,j为激励点,激励点响应函数的特征是虚部同相位,即频响函数的虚部峰值全部在轴一侧)

如果在激结构时听到结构内部存在“咯嗒”声,那可能是结构连接中存在松动,需要找到原因去除这种声音,连接松动往往造成连击。

2. 使用 PULSE 7753 模态测试顾问软件测量结构频响

在PULSE->Applications->Modal Analysis菜单中选择MTC Hammer(锤击法)或者MTC Shaker(激振台激励法)

2.1在Project Info中选择参考信号

移动力锤激励,选择 Roving Hammer.

移动加速度计测量,而力锤敲击点固定,选择Fixed Hammer.

移动锤击法相当于测量FRF频响矩阵[H ij]的一行,i为响应,j为激励

固定激振台,移动或一次测多个响应点,相当于测量FRF频响矩阵[H ij]的一列

2.2在Hardware Setup中对通道选择正确的传感器

利用PULSE硬件设置表,在对应的通道通过Family、Type调出传感器。

对于智能型传感器4507B、4508B,可以点击 Detect TEDS自动添加传感器。

对未被传感器数据库包含的传感器,可先在传感器数据库加入,以备使用。

2.3在Geometry Task中可以进行测量结构的图形创建,并添加测量节点

可以导入AutoCAD生成的.dxf文件,也可以在模态测试顾问软件的Geogmetry Basic窗口

添加几何模型,点击结构,从右键属性菜单中调整结构的几何参数(长宽高等)、分割

(Mesh)。

图 4 结构建模菜单

此时,结构上各点的编号不一定符合后续测量的顺序,可以在右边的Geometry Explorer

窗口的Point栏重新对节点编号,

方法是:先对原有节点按X/Y/Z座标位置从大向小降序调整显示位置,之后,右键Select All,选择Property,在Numbering页,选择起点为1(默认),节点递增为1(默认),重新生成的节点编号则为:按Z、Y、X座标值从大往小,某一轴座标值相同时比较其他座标值2.4在Measurement Point Task中向测量点添加传感器

可选中传感器,然后点击Insert 来插入传感器,再在DOF List中选择需要所

测量的方向,添加测量任务后的点将会有相应的传感器图标;

对移动测量点先选择传感器,然后点击AutoFill,但是要在DOF List中去除实际没有测

量的点(支持Shift+起点+终点 快捷操作)

只能在结构的节点上添加测点,如果需要在其他点添加测量点,请返回到 TU Geometry

task UT 在希望测量的点添加节点

2.5在 Analyzer Setup Task设置分析属性

将分析频率设为需要达到的带宽,如1.6kHz,带宽值不要设的太高,否则在敲击时,将会

由于软锤头引起在高频段的频谱能量衰减产生不必要的报警。

在下一步Hammer Setup出现警告时,也可以打开Double Hit窗口的属性,观察激励信号的自谱在高频段的衰减曲线是否落到警戒值以下。如果激励信号自谱达不到设置频率,返回到Analyzer Setup Task来降低分析带宽,或者更换硬的锤头。

增大 FFT 的Lines 能够提高频谱分辨率 df, 并延长数据块长度 T, 轻阻尼结构需要足够的时间块长度来记录响应信号的衰减过程

请注意检查:将平均方式设为Linear线性,一般进行5次平均即可。

2.6在 Hammer Setup Task 设置激励信号量程、触发电平、时域窗

激活模板,选择Trigger Level 复选项,然后连续敲击多个测量位置,通过Level

Meter观察量程是否合适,并作作调整。然后,单击Start,等待Ready语音提示之后可以进行多次次敲击,通过图形方式调整触发电平(触发电平不要太高,一般设置在10~

20N左右)。

之后,选择Window Setup复选项,设置激励时间窗的参数;激励信号加Transient窗,其参数如 图5 所示:

图5 Transient 瞬态窗(也称为力窗)的参数

Shift和Length两个分别是Transient窗的起点和宽度,使窗以外的取样值衰减为零,从而提高测量的信噪比;Leading和Trailing分别表示Transient窗的上升沿和下降沿,用于降低泄漏,截去噪声。

调整完毕,可以单击Stop,然后点击Apply,即应用刚才的参数

注意激励信号末端的“微小振荡“波形也是激励信号的一部分,不可以截去。

在试验过程中注意要避免出现双击,以下是两种双击信号的时域和自谱图形。双击会导致激励信号的自谱出现的”振铃”现象,在7753软件中出现连击时会有“Double Hit”的语音提示。避免连击并不是指可以通过时域加窗去处第二次激励的信号,而指在足够长的时间长度内都看不到连击信号,结构没有被连击所激励

图 6 间隔较长和较短的连击所引起的时域、频域范例

2.7在Response Setup Task设置响应信号量程、时域窗

激活模板,连续敲击多个测量位置(一定要在响应点附近激励,因为这一点的引起的

响应最大)调整响应信号的量程,然后,单Start,等待Ready语音提示之后可以进行一次敲击,调整响应信号时间窗的参数。

如果响应信号在FFT分析块数据末端衰减至0则只需选择Uniform窗,即不对信号再作任何衰减处理,

如响应信号在FFT分析块数据末端仍有较大残余,这时最优先的办法不是加指数窗,而是提高FFT分析的频谱分辨率,从而延长数据块长度,把响应信号的完整波形包括进来;(尤其是对特别小阻尼情况,建议这样做)

如果响应信号最终仍未衰减到信号本底附近,则应加指数窗强迫其在时间块末端衰减至

0,消除能量泄漏。

指数窗的最主要参数Tau的含义是 在时间=Tau时,窗函数的幅值衰减为1/e

所以,参数Tau的设置经验为:Tau=0.25*T,T为FFT分析时间长度

调整完毕,可以单击Stop,然后点击Apply,即应用刚才的参数

2.8 在Measurement Task检查并保存测量结果

点击Initalize初始化,然后,点击Start开始测量。程序将在结构图中显示当前激励和响应的测量位置。当希望重新测量该点数据时,只需要点击Start即清空该点数据,重新测

量。

每个点测量完成后该点将显示成 Measured,状态提示变成红色,即可点击 , 保存该点的测量结果,程序将自动跳到下一个点的测量。

重复某个点的测量,只需要点击该点测量,重新开始即可。

当在“敲得不好时”可以 “Undo Last Hit”,即上次激励的测量结果将不参加平均。

测量数据检查

(1)检查频响函数H1是否存在明显的共振峰

(2)检查频响函数H1的峰值处的互相干函数(Coherence)值读数是否在0.9—1之间,如果

不在表明测量的相关性不好; 在只作一次测量没有平均时,互相干是1,所以必须进行多

次测量取平均

互相干差的可能原因

-DOF 跳动, 即对每次测量,激励位置或者方向不同

-由测量中的不相关噪声引起

-由被测系统本身的非线性引起

测试数据举例如 图7 所示,

图7.a数据较差,自谱由于锤头太软而不平坦,同时使得互相干在后半部分频率处很差, 图7.b数据较好,在某些频率处的互相干函数下降 ,这是由于这些频率是结构的反共振频率(即无论多大的能量都不能引起共振)

3. 测量结果导出

在Export步骤,在Setting中,设置导出结构文件的路径、是否启动ME’scope,以及是否Reverse DOF。在使用移动力锤法,需要Reverse(系统默认);在使用移动加速度计法,Reverse选项关闭。

模态试验分析系统

模态试验分析系统 系统简介 模态试验与分析系统是指通过数据采集系统获得激励(和响应)数据,经动态信号分析与模态参数识别,确定机械结构的固有频率、阻尼比、振型和模态参与因子等揭示结构动态特性的参数。模态实验广泛应用于振动排故、状态检测、故障诊断和结构健康监测,以及动态响应预报、结构动态修改、有限元模型修正、动态分析与设计、振动控制等。 系统特点 ★快速几何建模 1、集成交互式几何建模模块,实现节点、连线、多边形、3D对象的交互式选择、移动、旋转、放大、删除、修改等功能 2、可定义总体坐标和局部坐标,具有笛卡尔、柱、以及球等三种坐标系统,各种坐标系统间转换方便 3、可实现线段、直线、矩形、梯形、扇面、椭圆、圆台、球体等规则3D对象的快速建模,还可自

定义三维单元库 4、除了交互式几何建模,模型几何信息也可通过配置信息界面直接进行修改、添加、删除等操作 ★快速、易用的信号分析功能 1、向导式的信号处理参数设置,实现趋势去除、时域抽取、快速傅立叶变换(FFT)、加窗函数等功能 2、 FFT长度:基2整数,根据实测数据自由可选;重叠:0%~83%,可从下拉列表中选择;平均次数:用户自定义;窗函数:矩形窗、汉窗、海明窗、平顶窗、指数窗、力窗、指数窗等;分析频率范围:采样频率的1/2或1/2.56 3、功率谱估计:自谱、互谱、功率谱密度矩阵、半功率谱密度矩阵 4、单输入多输出(SIMO)的频率响应函数(FRF)估计:H1、H2估计 5、多输入多输出(MIMO)的频率响应函数估计及相干函数估计 6、多线程支持的信号处理过程,并可采用不同设置参数重复进行 ★灵活的二维\三维图形显示、控制和输出 1、提供专用的二维曲线与三维图形控制面板,以及鼠标、快捷键、菜单等多种控制方式 2、多种曲线表达方式,诸如频率响应函数的幅值(线性、对数、dB坐标)、相位、展开相位、实部、虚部、奈奎斯特图等 3、方便灵活的二维曲线显示与控制,网格、图例等元素可显示或隐藏,并能提供相应曲线的完善测量信息(测量节点、方向,是否原点测量等) 4、缩放(具有不同缩放状态的记忆能力)、选段、寻峰寻谷等实用功能 5、方便灵活的三维图形显示与控制,节点号、输入/输出标记、坐标轴等元素可显示或隐藏,并能轻易实现平移、缩放、旋转等功能 6、提供三维图形的俯仰、左右、前后等各向视图,能实现结构的框架线显示或着色面渲染 7、二维曲线和三维图形的各元素颜色均可自定义 8、基于OpenGL的三维图形动画控制,实现播放、暂停、帧播放、幅度控制、速度控制等功能 9、各种二维曲线和三维图形均可复制到操作系统剪贴板中,亦可一键存储为BMP或JPG文件 10、振型动画和ODS可直接输出成AVI文件 ★先进、准确、可靠的模态分析技术 1、EMA : 基于输入(激振力)、输出(响应)测量的试验模态分析技术 (1)单输入/多输出(SIMO)的全局模态识别技术,可识别得到全局模态参数 (2)多点激振的多输入/多输出(MIMO)模态识别技术,具有识别高密度或重频模态的能力,是大型、复杂结构试验模态分析的理想方法 (3)单参考点和多参考点锤击法(MRIT)模态识别技术。 2、OMA: 环境激励下仅有输出(响应)可测量的运行模态分析技术,可以对桥梁、建筑、汽车、飞机、旋转机械等机械结构在运行状态进行试验与分析,无须人工激振,只需测量响应 (1)不仅简单可行,同时还可获得结构在真实运行状态下的动态特性,且天然具备多参考点特性,具有解耦密集模态的能力 (2)基于全功率谱密度矩阵的窄带模态参数识别方法(频域空间域分解法,FSDD),方便易用,结

模态试验及分析的基本步骤

模态试验及分析的基本步骤 1.动态数据的采集及响应函数分析 首先应选取适当的激励方式。激励方式可以是正弦、随机或瞬态中的任何一种。激励方式不同,相应的模态参数识别方法也不同。目前主要有单输入单输出、单输入多输出和多输入多输出三种方法。然后进行数据采集。对于单输入单输出方法要求同时高速采集输入与输出两个点的信号,用不断移动激励点位置或响应点位置的办法取得振型数据;单输入多输出及多输入多输出的方法要求大量通道数据的高速采集,因此要求大量的振动测量传感器或激振器,试验成本极高。在采集信号数据以后,还要在时域或频域对信号进行处理,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。 2.建立结构数学模型 根据己知条件,建立一种描述结构状态及特性的模型,作为计算及参数识别的依据,目前一般假定系统为线性的。由于采用的识别方法不同,数学建模可分为频域建模和时域建模。根据阻尼特性及频率藕合程度又可分为实模态和复模态等。 3.参数识别 按识别域的不同可分为频域法、时域法和混合域法。激励方式不同,相应的识别参数方法也不尽相同。并非越复杂的方法识别的结果越可靠。对于目前能够进行的大多数不是十分复杂的结构,只要取得了可靠的频响数据,用简单的识别方法也可能获得良好的模态参数;反之,即使用最复杂的数学模型、最高级的拟合方法,如果频响测量数据不可靠,识别的结果也不会理想。 4.振型动画 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、模态阻尼以及相应各阶模态的振型。但是由于结构复杂,由许多自由度组成的振型的数组难以引起对振动直观的想象,所以必须采用振型动画的办法,将放大的振型叠加到原始的几何形状上。

试验模态分析的两种方法

试验模态分析的两种方法 模态分析是研究结构动力特性一种近代方法,是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。模态是机械结构的固有振动特性,每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。这些模态参数可以由计算或试验分析取得,这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数,称为试验模态分析。通常,模态分析都是指试验模态分析。振动模态是弹性结构的固有的、整体的特性。如果通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性,就可能预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际振动响应。因此,模态分析是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。模态分析最终目标在是识别出系统的模态参数,为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。 试验模态分析主要有以下两种方法,OROS模态分析软件MODEL 2 完全具备了这两种常用的模态方 法。 锤击法模态测试 用于满足锤击法结构模态试验,以简明、直观的方法测量和处理输入力和响应数据,并显示结果。提供两种锤击方法:固定敲击点移动响应点和固定响应点移动敲击点。用力锤来激励结构,同时进行加速度和力信号的采集和处理,实时得到结构的传递函数矩阵。能够方便地设置测量参数,如触发量级、测量带宽和加窗类型,同时对最优的设置提供建议指导。 激振器法模态测试 主要是通过分析仪输出信号源来控制激振器,激励被测试件,输出信号有先进扫频正弦,随机噪声,正弦,调频脉冲等信号。支持单点激励(SIMO)与多点同时激励法(MIMO)。 1)几何建模 结构线架模型生成,节点数和部件数没有限制,测量点DOF自动加到通道标示;建立几何模型,以3维方式显示测量和分析结果。结构模型可以作为单个部件的装配,及采用不同的坐标系(直角、圆柱、球体坐标系),要求除点的定义外,还可定义线和面,真实的显示试验结构。结构线架模型生成,节点数和部件数没有限制,测量点自由度自动加到通道标示。

模态分析与振动测试技术

模态分析与振动测试技术 固体力学 S0902015 李鹏飞

模态分析与振动测试技术 模态分析的理论基础是在机械阻抗与导纳的概念上发展起来的。近二十多年来,模态分析理论吸取了振动理论、信号分析、数据处理数理统计以及自动控制理论中的有关“营养”,结合自身内容的发展,形成了一套独特的理论,为模态分析及参数识别技术的发展奠定了理论基础。 一、单自由度模态分析 单自由度系统是最基本的振动系统。虽然实际结构均为多自由度系统,但单自由度系统的分析能揭示振动系统很多基本的特性。由于他简单,因此常常作为振动分析的基础。从单自由度系统的分析出发分析系统的频响函数,将使我们便于分析和深刻理解他的基本特性。对于线性的多自由度系统常常可以看成为许多单自由度系统特性的线性叠加。 二、多自由度系统模态分析 对于多自由度系统频响函数数学表达式有很多种,一般可以根据一个实际系统来讨论,给出一种形式;也可根据问题的要求来讨论,给出其他不同的形式。为了课程的紧凑,直接联系本课程的模态分析问题,我们就直接讨论多自由度系统通过频响函数表达形式的模态参数和模态分析。即多自由度系统模态参数与模态分析。 多自由度系统模态分析将主要用矩阵分析方法来进行。 我们以N个自由度的比例阻尼系统作为讨论的对象。然后将所分析的结果推广到其他阻尼形式的系统。 设所研究的系统为N个自由度的定常系统。其运动微分方程为: (2—1) ++= M X CX KX F ?)阶式中M,C,K分别为系统的质量、阻尼及刚度矩阵。均为(N N 矩阵。并且M及K矩阵为实系数对称矩阵,而其中质量矩阵M是正定矩阵,刚度矩阵K对于无刚体运动的约束系统是正定的;对于有刚体运动的自由系统则是半正定的。当阻尼为比例阻尼时,阻尼矩阵C为对称矩阵(上述是解耦条件)。 N?阶矩阵。即 X及F分别为系统的位移响应向量及激励力向量,均为1

振动测试技术模态实验报告

研究生课程论文(2016-2017学年第二学期) 振动测试技术 研究生:

模态试验大作业 0 模态试验概述 模态试验(modal test)又称试验模态分析。为确定线性振动系统的模态参数所进行的振动试验。模态参数是在频率域中对振动系统固有特性的一种描述,一般指的是系统的固有频率、阻尼比、振型和模态质量等。 模态试验中通过对给定激励的系统进行测量,得到响应信号,再应用模态参数辨识方法得到系统的模态参数。由于振动在机械中的应用非常普遍。振动信号中包含着机械及结构的内在特性和运行状况的信息。振动的性质体现着机械运行的品质,如车辆、航空航天设备等运载工具的安全性与舒适性;也反映出诸如桥梁、水坝以及其它大型结构的承载情况、寿命等。同时,振动信号的发生和提取也相对容易因此,振动测试与分析已成为最常用、最基本的试验手段之一。 模态分析及参数识别是研究复杂机械和工程结构振动的重要方法,通常需要通过模态实验获得结构的模态参数即固有频率、阻尼比和振型。模态实验的方法可以分为两大类:一类是经典的纯模态实验方法,该方法是通过多个激振器对结构进行激励,当激振频率等于结构的某阶固有频率,激振力抵消机构内部阻尼力时,结构处于共振状态,这是一种物理分离模态的方法。这种技术要求配备复杂昂贵的仪器设备,测试周期也比较长;另一类是数学上分离模态的方法,最常见的方法是对结构施加激励,测量系统频率响应函数矩阵,然后再进行模态参数的识别。 为获得系统动态特性,常需要测量系统频响函数。目前频响函数测试技术可以分为单点激励单点测量( SISO)、单点激励多点测量( SIMO) 、多点激励多点测量( MIMO)等。单点激励一般适用于较小结构的频响函数测量,多点激励适用于大型复杂机构,如机体、船体或大型车辆机构等。按激励力性质的不同,频响函数测试分为稳态正弦激励、随机激励及瞬态激励三类,其中随机激励又有纯随机、伪随机、周期随机之分。瞬态激励则有快速正弦扫描激励、脉冲激励和阶跃激励等几种方式。按激励力性质的不同,频响函数测试分为稳态正弦激励、随机激励及瞬态激励三类,其中随机激励又有纯随机、伪随机、周期随机之分,瞬态激励则有快速正弦扫描激励、脉冲激励和阶跃激励等几种方式。 振动信号的分析和处理技术一般可分为时域分析、频域分析、时频域分析和时间序列建模分析等。这些分析处理技术从不同的角度对信号进行观察和分析,为提取与设备运行状态有关的特征信息提供了不同的手段。信号的时域分析包括时域统计分析、时域波形分析和时域相关分析。对评价设备运行状态和

悬臂梁地振动模态实验报告材料

实验 等截面悬臂梁模态测试实验 一、 实验目的 1. 熟悉模态分析原理; 2. 掌握悬臂梁的测试过程。 二、 实验原理 1. 模态分析基本原理 理论上,连续弹性体梁有无限多个自由度,因此需要无限多个连续模型才能描述,但是在实际操作中可以将连续弹性体梁分为n 个集中质量来研究。简化之后的模型中有n 个集中质量,一般就有n 个自由度,系统的运动方程是n 个二阶互相耦合(联立)的常微分方程。这就是说梁可以用一种“模态模型”来描述其动态响应。 模态分析的实质,是一种坐标转换。其目的在于把原在物理坐标系统中描述的响应向量,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量。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各阶振动形式,每个坐标均可单独求解,得到系统的某阶结构参数。 多次锤击各点,通过仪器记录传感器与力锤的信号,计算得到第i个激励点与定响应点(例如点2)之间的传递函数 ω ,从而得到频率响应函数矩阵中的一行 频响函数的任一行包含所有模态参数,而该行的r 阶模态的频响函数 的比值,即为r 阶模态的振型。 2. 激励方法 为进行模态分析,首先要测得激振力及相应的响应信号,进行传递函数分析。传递函数分析实质上就是机械导纳,i 和j 两点之间的传递函数表示 [] ∑==N r iN r i r i r H H H 1 21 ... [] Nr r r N r r r r ir k c j m ???ωω? (2112) ∑ =++-=[]{}[] T r ir N r r iN i i Y H H H ??∑==1 21 ...

各种模态分析方法总结及比较

各种模态分析方法总结与比较 一、模态分析 模态分析是计算或试验分析固有频率、阻尼比和模态振型这些模态参数的过程。 模态分析的理论经典定义:将线性定常系统振动微分方程组中的物理坐标变换为模态坐标,使方程组解耦,成为一组以模态坐标及模态参数描述的独立方程,以便求出系统的模态参数。坐标变换的变换矩阵为模态矩阵,其每列为模态振型。 模态分析是研究结构动力特性一种近代方法,是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。模态是机械结构的固有振动特性,每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。这些模态参数可以由计算或试验分析取得,这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。这个分析过程如果是由有限元计算的方法取得的,则称为计算模记分析;如果通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数,称为试验模态分析。通常,模态分析都是指试验模态分析。振动模态是弹性结构的固有的、整体的特性。如果通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性,就可能预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际振动响应。因此,模态分析是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。 模态分析最终目标是在识别出系统的模态参数,为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。二、各模态分析方法的总结

(一)单自由度法 一般来说,一个系统的动态响应是它的若干阶模态振型的叠加。但是如果假定在给定的频带内只有一个模态是重要的,那么该模态的参数可以单独确定。以这个假定为根据的模态参数识别方法叫做单自由度(SDOF)法n1。在给定的频带范围内,结构的动态特性的时域表达表示近似为: ()[]}{}{T R R t r Q e t h r ψψλ= 2-1 而频域表示则近似为: ()[]}}{ {()[]2ωλωψψωLR UR j Q j h r t r r r -+-= 2-2 单自由度系统是一种很快速的方法,几乎不需要什么计算时间和计算机内存。 这种单自由度的假定只有当系统的各阶模态能够很好解耦时才是正确的。然而实际情况通常并不是这样的,所以就需要用包含若干模态的模型对测得的数据进行近似,同时识别这些参数的模态,就是所谓的多自由度(MDOF)法。 单自由度算法运算速度很快,几乎不需要什么计算和计算机内存,因此在当前小型二通道或四通道傅立叶分析仪中,都把这种方法做成内置选项。然而随着计算机的发展,内存不断扩大,计算速度越来越快,在大多数实际应用中,单自由度方法已经让位给更加复杂的多自由度方法。 1、峰值检测 峰值检测是一种单自由度方法,它是频域中的模态模型为根据对系统极点进行局部估计(固有频率和阻尼)。峰值检测方法基于这样的事实:在固有频率附近,频响函数通过自己的极值,此时其实部为零(同相部分最

机床实验模态分析综述

机床的模态分析方法综述 甄真 (北京信息科技大学机电工程学院,北京100192) 摘要:模态分析是研究机械结构动力特性的一种近代方法,是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。机床在工作时,由于要承受各种变载荷而产生振动,其精度和寿命会受到影响。因此有必要对机床进行模态分析,了解其动态特性,以便进一步分析和改进。本文概述了模态分析的概念、研究意义及发展历史,介绍了机床模态分析的研究现状, 从理论方法与试验方法两方面指出了其关键技术以及研究发展方向。 关键词:模态分析;动态特性;机床;理论方法;实验方法 Summary of the model analysis method of machine tool ZHEN Zhen (Beijing Information Science & Technology University, Mechanical and Electrical Engineering College, Beijing, 100192) Abstract:Modal analysis is a modern method to study the dynamic characteristics of mechanical structure. It’s an important method in structure dynamic design and fault diagnosis of equipment.Its accuracy and lifetime will be affected due to withstand all kinds of variable load and vibration when the machine tool works.So it is necessary to make modal analysis and to understand the dynamic characteristics for machine tool in order to further analyze and improve. This paper summarizes the concept, significance and history of modal analysis and introduces the research status of model analysis of machine tool. It also points out the key technology and research direction in this field from two aspects of theoretical method and experimental method. Key words:model analysis; dynamic characteristics; machine tool; theoretical method; experimental method 0 引言 模态是指机械结构的固有振动特性,每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。模态分析是一种研究机械结构动力的方法,是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。振动模态是弹性结构的固有的、整体的特性。如果通过模态分析法搞清楚了结构物在某一个易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性,就可预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际响应。因此,模态分析是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法[1]。 模态分析将构件的复杂振动分解为许多简单而独立的振动,并用一系列模态参数来表征的过程。根据线性叠加原理,一个构件的复杂振动是由无数阶模态叠加的结果。在这些模态中。模态分析最终目标是识别出系统的模态参数,为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。模态分析主要分为3类方法:一是,基于计算机仿真的有限元分析法;二是,基于输入(激励)输出(响应)模态试验的试验模态分析法;三是,基于仅有输出(响应)模态试验的运行模态分析法。有限元分析属结构动力学正问题,但受无法准确描述复杂边界条件、结构物理参数和部件连接状态等不确定性因素的限制难以达到很高的精度。第二、三类方法属结构动力学反问题,基于真实结构的模态试验。因而能得到更准确

最新模态试验及分析的基本步骤

模态试验及分析的基本步骤 1 1.动态数据的采集及响应函数分析 2 首先应选取适当的激励方式。激励方式可以是正弦、随机或瞬态中的任何一种。激3 励方式不同,相应的模态参数识别方法也不同。目前主要有单输入单输出、单输入多4 输出和多输入多输出三种方法。然后进行数据采集。对于单输入单输出方法要求同时5 高速采集输入与输出两个点的信号,用不断移动激励点位置或响应点位置的办法取得6 振型数据;单输入多输出及多输入多输出的方法要求大量通道数据的高速采集,因此要7 求大量的振动测量传感器或激振器,试验成本极高。在采集信号数据以后,还要在时8 域或频域对信号进行处理,例如谱分析、传递函数估计、脉冲响应测量以及滤波、相9 关分析等。 10 2.建立结构数学模型 11 根据己知条件,建立一种描述结构状态及特性的模型,作为计算及参数识别的依 12 据,目前一般假定系统为线性的。由于采用的识别方法不同,数学建模可分为频域建13 模和时域建模。根据阻尼特性及频率藕合程度又可分为实模态和复模态等。 14 3.参数识别 15 按识别域的不同可分为频域法、时域法和混合域法。激励方式不同,相应的识别参16 数方法也不尽相同。并非越复杂的方法识别的结果越可靠。对于目前能够进行的大多17 数不是十分复杂的结构,只要取得了可靠的频响数据,用简单的识别方法也可能获得18 良好的模态参数;反之,即使用最复杂的数学模型、最高级的拟合方法,如果频响测量19 数据不可靠,识别的结果也不会理想。 20 4.振型动画 21 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、模态阻尼以及相应22 各阶模态的振型。但是由于结构复杂,由许多自由度组成的振型的数组难以引起对振23

模态分析实验报告..

模态分析实验报告 姓名: 学号: 任课教师: 实验时间: 指导老师: 实验地点:

实验1 传递函数的测量 一、实验内容 用锤击激振法测量传递函数。 二、实验目的 1)掌握锤击激振法测量传递函数的方法; 2)测量激励力和加速度响应的时间记录曲线、力的自功率谱和传递函数; 3)分析传递函数的各种显示形式(实部、虚部、幅值、对数、相位)及相干函 数; 4)比较原点传递函数和跨点传递函数的特征; 5)考察激励点和响应点互换对传递函数的影响; 6)比较不同材料的力锤锤帽对激励信号的影响; 三、实验仪器和测试系统 1、实验仪器 主要用到的实验仪器有:冲击力锤、加速度传感器,LMS LMS-SCADAS Ⅲ测试系统,具体型号和参数见表1-1。 仪器名称型号序列号灵敏度备注 数据采集和分析系统LMS-SCADAS Ⅲ比利时力锤2302-10 3164 2.25 mV/N 加速度传感器100 mV/g 丹麦B&K 表1-1 实验仪器 2 、测试系统 利用试验测量的激励信号(力锤激励信号)和响应的时间历程信号,运用数字信号处理技术获得频率响应函数(Frequency Response Function, FRF),得到系统的非参数模型。然后利用参数识别方法得到系统的模态参数。测试系统主要完成力锤激励信号及各点响应信号时间历程的同步采集,完成数字信号的处理和参数的识别。 测量分析系统的框图如图1-1所示。测量系统由振动加速度传感器、力锤和比利时LMS公司SCADAS采集前端及Modal Impact测量分析软件组成。力锤及加速度传感器通过信号线与SCADAS采集前端相连,振动传感器及力锤为ICP

模态试验分析方法简介

模态试验分析方法简介 1 试验模态分析的基本步骤 试验模态分析一般分为如下的四个步骤: 第一步:建立测试系统 所谓建立测试系统就是确定实验对象,选择激振方式,选择力传感器和响应传感器,并对整个测试系统进行校准。 第二步:测量被测系统的响应数据 这是试验模态的关键一步,所测量得到的数据的准确性和可靠性直接影响到模态试验的结果。在某一激振力的作用下被测系统一旦被激振起来,就可以通过测试仪器测量得到激振力或响应的时域信号,通过输血手段将其转化为频域信号,就可以得到系统频响函数的平均估计,在某些情况下不要求计算频响函数,只需要时间历程就可以了。 第三步:进行模态参数估计 即利用测量得到的频响函数或时间历程来估计模态参数,包括:固有频率,模态振型,模态阻尼,模态刚度和模态质量等。 第四步:模态模型验证 它是对第三步模态参数估计所得结果的正确性进行检验,它是对模态试验成果评定以及进一步对被测系统进行动力学分析的必要过程。 以上的每个步骤都是试验模态中必不可少的组成部分,其具体的介绍如下: 2、建立测试系统 建立测试系统是模态试验的前期准备过程,它主要包括:被测对象的理论分析和计算,测试方案的确定(包括激振方式的确定,传感器的选择,数据采集分析仪器的选择等),按照方案要求安装和调试,测试系统的校准等工作。 接下来对激振方式,传感器的选择和数据采集仪器的选择的具体介绍如下: 2.1激振方式的确定: 激振方式有很多种,主要分为天然振源激振和人工振源激振。天然振源包括地震,地脉动,风振,海浪等;其中地脉动常被使用于大型结构的激励,其特点是频带很宽,包含了各种频率的成分,但是随机性很大,采样时间要求较长,人工振源包括起振机,激振器,地震模拟台,车辆振动,爆破,张拉释放,机

模态测试与分析报告基本概念

模态测试与分析基本概念 1.模态假设:线性假设、时不变假设、互易性假设、可观测性假设 线性假设:结构的动态特性是线性的,就是说任何输入组合引起的输出等于各自输出的组合,其动力学特性可以用一组线性二阶微分方程来描述。 时不变性假设:结构的动态特性不随时间变化,因而微分方程的系数是与时间无关的常数。 可观测性假设:这意味着用以确定我们所关心的系统动态特性所需要的全部数据都是可以测量的。 互易性假设:结构应该遵从Maxwell互易性原理,即在q点输入所引起的p点响应,等于在p点的相同输入所引起的q点响应。 2.EMA、OMA、ODS 试验模态分析(Experimental Modal Analysis, EMA) 力锤激励EMA技术 激振器激励EMA技术 工作模态分析(Operational Modal Analysis, OMA) 工作变形模态(Operational Deflection Shape, ODS) 3.SISO、SIMO、MIMO SISO:设置1个响应测点,力锤激励遍历所有测点,也称为SRIT SIMO:设置若干响应测点,力锤激励遍历所有测点,也称为MRIT;用一个激振器固定在某测点处激励结构,测量所有测量自由度的响应,经FFT快速测量计算FRF MIMO:用多个激振器激励结构,测量所有测量自由度的响应,经FFT快速测量计算MIMO-FRFs,输入能量均匀,数据一致性好,能分离密集和重根模态,在大型复杂或轴对称结构模态试验尤为重要 4.模态分析基本步骤 建立模型:确定测量自由度、生成几何、确定各类参数:BW,参考点、触发等 测量:FRF,(时域数据可选) 参数估计:曲线拟合、参数提取 验证:MAC、MOV、MP等

锤击法模态实验法

锤击法简支梁模态实验 一、实验目的 1、测定直杆模态参数; 2、模态分析原理及测试分析方法。 二、实验仪器安装示意图 三、实验原理 1、模态分析方法 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),从而大大地简化了系统的数学运算。通过实验测得实际响应来寻求相应的模型或调整 预想的模型参数,使其成为实际结构的最佳描述。 可以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型的修正,使计算机模型更趋于完善和合理。 2、模态分析基本原理 (略) 3、模态分析方法和测试过程 (1)激励方法 为进行模态分析,首先要测得激振力及相应的响应信号,进行传递函数分析。然后建立结构模型,采用适当的方法进行模态拟合,得到各阶模态参数和相应的模态振型动画,形象地描述出系统的振动型态。 根据模态分析的原理,实际应用时,在结构较为轻小,阻尼不大的情况下,常用锤击法

激振,即单击拾振法。 (2)结构安装方式 在测试中使结构系统处于什么状态,是试验准备工作的一个重要方面。 本实验使试件处于自由状态。即使试验对象在任一坐标上都不与地面相连接,自由地悬浮在空中。如放在很软的泡沫塑料上或用很长的柔索将结构吊起而在水平方向激振,可认为在水平方向处于自由状态。 如果在我们所关心的是实际情况支承条件下的模态,这时,可在实际支承条件下进行 试验,放在很软的泡沫上。 四、实验设备 DH132型压电式加速度传感器 DH5923动态信号测试分析仪 LC13F02型力锤DHDAS控制分析软件 五、实验步骤 横梁如图下图所示,长(x向)500mm,宽(y向)40mm,欲使用多点敲击、单点响应方法 做其z 方向的振动模态,可按以下步骤进行。 梁的结构示意图和测点分布示意图 (1)测点的确定 此梁在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(采用多点敲击、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。实验中x 方向把梁分成十六等份,即可布十七个测点。选取拾振点时要避免使拾振点在模态振型的节 点上,此处取拾振点在六号点处。 (2)仪器连接 仪器连接下图所示,其中力锤上的力传感器接动态采集分析仪的第一通道(即振动测量通道),压电加速度传感器接第二通道(振动测试通道)。

模态分析软件EDM Modal 的实验模态分析方案

EDM-Modal 模态分析软件一个完整的包括模态测试和模态分析的实验模态分析(Experimental Modal Analysis (EMA))流程,它的结构清晰,界面友好,功能丰富,操作简单方便。基于当代流行的模态分析理论和技术开发,操作流程直观且简单,它是实现模态分析实验得力的工具。支持用户实现数百个测量点和多个激励点的高度复杂的模态分析,无论模态测试是多么复杂,EDM Modal 模态测试系统都提供准确的工具来实现您的目标。 EDM-Modal 完美兼容晶钻所有采集仪器,如Spider-80X 。为操作员做模态实验测试提供必要的引导。操作界面具有直观的逐步过程,引导用户轻松完成设置,然后进行测试,更多时间花在分析上。并提供模态教学数据、模态操作视频等学习资源,让您轻松做实验。 为了成功获得测试数据,实验之前需要在测试模型上规划出所有测点的自由度(DOFs)。几何编辑器提供多种坐标系统,使用组件功能,可以简单地把各个子组件合并对一个几何模型。 在输入通道设置界面,设置所有通道对应的测点和它们的坐标方向。测试开

始后,所有的测试测点都会被测量,并以包含激励和响应自由度的信号名称保存。模态参数识别是模态分析的核心,EDM Modal模态分析为其提供了多种拟合方法。最小二乘复指数法(The Least-Squares Complex Exponential (LSCE))用于获取单参考点频响函数(FRF)的极点(包括频率和阻尼)。而多参考点(多输入/多输出或者MIMO)测试,则使用相应的多参考时域分析法(Poly-Reference Time Domain,PTD)。 动画模块是为了动态展示模态振型的模块,允许用户通过3D动画显示模态振型到几何模型。通过不同颜色标识动画的振动幅度。自由变形(FFT)提供增强模式的动画,比点动画更平滑更逼真。使用同一个几何模型,工作变形分析(ODS)可动画显示所选择的时域和频域响应数据到几何模态。 ★EDM Modal模态支持的功能如下: ①几何模型的创建/编辑/导入/导出/动画。 ②工作变形分析(ODS) ③锤击法模态实验 ④SIMO与MIMO FRF模态测试 ⑤SIMO正弦扫频模态测试 ⑥SIMO与MIMO步进正弦模态测试

模态分析试验报告-

《建筑结构的模态分析试验》 实验报告 专业土木工程 班级 学号 姓名 教师 建工实验中心 2010年3月 振动测试与模态分析实验报告 一、实验人员 3组:

二、试验目的 1.培养学生采用实验与理论相结合的方法来处理工程中的振动问题。 2.通过实验使学生掌握振动测试系统的基本组成、了解振动测试的常用测量方法以及模态分析技术。模态分析技术已发展成为解决工程振动问题的重要手段。 3.了解模态分析软件的使用方法。 三、试验内容 1、学习模态分析原理; 2、学习模态测试及分析方法。 通过对框架模型的模态试验分析,测定出基础模型的模态参数:固有频率、阻尼比、振型图,并通过实验观察了解框架结构的动力参数,从而掌握模态分析的基本原理及分析方法。 四、试验的基本要求 (1)掌握振动测试系统的构成及操作。 (2)了解振动测试的常用测量方法。激振、锤击 (3)了解数据采集系统的操作步骤。 (4)了解对已采集到的数据进行模态分析的方法与步骤。 五、试验仪器(表1) 单轴加速度传感器、力锤、动态信号分析仪LMS和计算机等力锤用于激励实验对象。 力传感器用于拾取激励信号并转换成为电荷信号。 加速度计用于拾取响应信号并转换成为电荷信号。 AZ804-A四通道电荷电压放大信号调理仪,用于将电荷信号放大

成为适合测量的电压信号。 AZ208数据采集箱信号采集分析系统包括抗混滤波器、A/D变换器、结构动态分析软件、计算机、打印机。 用安装有力传感器的力锤敲击实验对象上的若干个点。力传感器拾取激励力的信号,安装在实验对象的某测点上的加速度计拾取响应信号.经电荷放大器放大后输入信号采集系统。实验仪器框图如图1所示。 力信号接入信号采集器的第1通道,响应信号依次接入信号采集器的其他通道。 表1 试验仪器的硬件及软件

模态测试

ModalVIEW 模态测试开始指南 2009.02 Rev Version 1.0

技术支持和服务 上海宏勤信息科技有限公司为您提供如下专业的技术支持与服务: 您可以发送Email到hqsignal@https://www.360docs.net/doc/2f15811648.html,或者在工作时间拨打电话(021)55666001获得ModalVIEW软件的免费技术支持。 上海宏勤信息科技提供相关收费培训课程,为您提供定制的专业的技术培训,详细情况请咨询上海宏勤科技应用工程师。 上海宏勤信息科技提供基于ModalVIEW软件的上门技术支持服务,为您提供全方位的模态测试服务,详细情况请咨询上海宏勤科技应用工 程师。 中文版手册由上海宏勤信息科技有限公司制作

目录 关于本文档及相关文档 (1) 1ModalVIEW概述 (1) 1.1系统需求 (1) 1.2软件安装与卸载 (1) 1.3软件激活 (2) 2模态测试基本概念 (3) 2.1时域ODS (3) 2.2频域ODS (4) 2.3自然频率,阻尼比与模态振型 (4) 3ModalVIEW软件简介 (5) 3.1操作窗口 (6) 3.2文件类型 (10) 3.3帮助系统 (12) 4ModalVIEW例子演示 (13) 4.1时域ODS演示 (13) 4.2频率域ODS演示 (15) 4.3模态振型演示 (16) 5模态测试基本步骤 (18) 5.1绘制平板的结构模型 (19) 5.2测量结构的频率响应函数 (22) 5.3估计模态参数 (28) 5.4显示模态振型动画 (30)

关于本文档及相关文档 《ModalVIEW模态测试开始指南》适合第一次接触ModalVIEW软件的用户阅读。阅读完本文档,您将基本掌握ModalVIEW软件的使用和模态测试的基本概念和基本试验过程。了解ModalVIEW的更多详细使用信息,请阅读《ModalVIEW模态测试操作手册》。 1ModalVIEW概述 ModalVIEW软件是一个标准化的模态测试软件平台。结合使用美国国家仪器(National Instruments)的动态信号分析(DSA)采集硬件,ModalVIEW软件平台能轻易完成从多通道同步数据采集、信号处理、频率响应函数估计、三维建模、ODS、模态分析、振型相关分析、和报告生成等任务。 ModalVIEW软件使用NI公司图形化编程语言LabVIEW 开发而成,界面友好,简单易用,与NI的DSA采集硬件实现无缝连接,可即时采集信号进行模态分析,无须任何第三方软件。 1.1系统需求 推荐使用Windows XP操作系统运行ModalVIEW 。使用ModalVIEW,您的计算机最低需要以下配置: y奔腾IV或赛扬2 GHz或以上的处理器 y 512MB以上内存,推荐1GB内存 y至少500MB以上的硬盘空间 y 1024x768分辨率或以上的显示器 1.2软件安装与卸载 执行以下步骤安装ModalVIEW软件: 1.以管理员帐户登陆Windows操作系统。

7753 模态测试顾问 力锤法 用户手册

7753型模态测试顾问软件的主要功能是以几何模型方式引导用户进行模态试验并管理测试数据.在试验过程中对连击、过载、激励不充分等错误以语音等方式提示,减少测量中的错误。 本文的目的在于帮助用户快速掌握使用7753软件进行模态测试的过程。测量前建议用户在Windows控制面板中的区域设置中把默认语言改为英语,,并关闭防病毒程序。 模态测试的主要过程包括: 支撑被测物 选择力锤和激励方案 在被测物上布置加速度计(对电荷型加速度计还需要连接电荷放大器) 确定通道的输入量程 对力和响应信号分别加窗(加窗的原因详见参考文献1) 确定分析带宽,平均次数 选择要测量和观察的函数 导出测量数据 最后进行参数拟合 名词解释:固有频率共振频率 FRF 固有频率和共振频率是两个概念。 固有频率是系统自身所具有的。 共振频率指激励频率与固有频率重合并发生共振时的频率为共振频率。 FRF上系统的频率特性,是频域响应与激励的函数 目录 1.选择试验布点和激励、响应方式 (2) 1.1结构如何安装 (2) 1.2 锤击法使用的力锤 (2) 1.3 确定激励方案 (3) 2. 使用 PULSE 7753 模态测试顾问软件测量结构频响 (4) 2.1在Project Info中选择参考信号 (4) 2.2在Hardware Setup中对通道选择正确的传感器 (4) 2.3在Geometry Task中可以进行测量结构的图形创建,并添加测量节点 (4) 2.4在Measurement Point Task中向测量点添加传感器 (5) 2.5在 Analyzer Setup Task设置分析属性 (5) 2.6在 Hammer Setup Task 设置激励信号量程、触发电平、时域窗 (5) 2.7在Response Setup Task设置响应信号量程、时域窗 (6) 2.8 在Measurement Task检查并保存测量结果 (7) 3. 测量结果导出 (8)

LMS模态试验与分析

LMS Modal Analysis Techniques LMS 模态分析: 完整解决方案

内容提要 2 模态试验分析工具 1模态试验目的3 模态仿真分析工具 2.1分析手段 2.2试验手段2.3 数采前端3.1结构修改及预测 3.2相关性分析3.3 预试验4 综述

X = Source Receiver ?Engine ?Rotor ?Road ?Gearbox & transmission ?Turbo machinery ?Wheel & tire ?Accessories ?Environmental sources ?... Transfer through the structure ?Noise at driver’s & Passenger ears ?Steering wheel shake ? Rear view mirror vibration ? Cabin comfort ?Structural integrity ?Seat vibration ?Cockpit NVH ? ... System Transfer System Transfer M o d a l A n a l y s i s

模态分析 9结构固有属性分析 9表现为 9共振频率 9阻尼比 9振型 目的: 9验证产品振动与噪声问题 9提高产品耐久性 9提高数字模型准确性

内容提要 2 模态试验分析工具 1模态试验目的3 模态仿真分析工具 2.1分析手段 2.2试验手段2.3 数采前端3.1结构修改及预测 3.2相关性分析3.3 预试验4 综述

模态试验方案

模态试验 1、试验目的与内容 试验目的是对天线模块进行试验模态分析,确定其固有频率、阻尼比和振型。 试验内容是对被测试件施加激振力,同时测定激励与响应信号,对不同测点重复以上过程,得到各测点的频响函数曲线,根据频响函数曲线进行模态参数识别。 2、试验设备 振动台系统、加速度传感器、脉冲锤、电荷放大器、同步采集卡、计算机。 3、试验准备 1)试件的支撑 试中使结构系统处于何种状态,是实验准备工作的一个重要方面。一种是经常采用的自由状态。即使实验对象在任一坐标上都不与地面相连接,自由地悬浮在空 中。如放在很软的泡沫塑料上;或用很长的柔索将试件吊起而在水平方向激振,可 认为在水平方面处于自由状态。另一种是地面支承状态,结构上有一点或若干选定 点与地面固结。如果我们关心实际工况支承条件下的模态,这时,可在实际支承条 件下进行实验。 本试验中,因为试件安装于振动台上,所以采用地面支撑的方式,为了减少地基的干扰,在振动台四个脚布设橡胶垫。 2)测点的布置 试件尺寸为650mm×450mm×70mm(长×宽×高),z方向和x、y方向的尺寸差别较大,所以只在x、y方向布置若干敲击点即可(本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。选取拾振点时要尽量避免使拾振点在模态振型的节点上。此试验中在x、y方向分别分为13等份和9等份,所以分别布置14个和10个测点。 4、试验系统 根据上图搭建试验分析系统。采集卡分别采集各测点信号并保存信号,对保存的信号进行分析,识别模态参数。 5、试验模态分析系统的软件应用 根据试件建立模型,并标出各测点的相对位置。结构模型建立完毕,进入数据采集模块,信号采集完毕,进入频响函数分析模块。首先查看采样得到的信号相干性,在信号相干性较好的情况下可进行频响函数分析。频响函数分析完毕,进入参数识别模块,根据估计得到的频响函数值采用分量分析法识别参数。根据频响函数幅值谱峰值情况划分频带,分别对各个频带进行正交多项式拟合,根据拟合后的频响函数识别模态参数,

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