最新锤击法简支梁模态实验p
采用锤击法对24m预应力混凝土梁的模态试验分析
采 样采 用变 时基 测 量 方 法 ， 激励 信 号 采样 频 率 为
１ ０ ｚ 响应 信号 频率 为 １０Ｈ ， 时基倍 数 为 １ 。 ０Ｈ ， ６ ０ ｚ变 ６
４Байду номын сангаас模 态 测 试 分 析 结 果
式 中 ， ］ 质 量矩 阵 ； ｃ 为 阻 尼矩 阵 ； ］ ［ 为 ［］ ［ 为
１ 概 述
放大 器 ，Ｎ ３ ３ ３ ６多 功能信 号 采集 分 析仪 ，Ｎ Ｌ ＩＶ ０／ ０ Ｉ Ｖ Ｆ一
１ ６滤波放 大器 。
目前 ， 用模态 识 别 技术 进 行 桥 梁结 构 物 的 动力 采 特性 （ 率 、 型 、 度 、 尼 等 ） 试 ， 频 振 刚 阻 测 已成 为 了解 桥
至
图 ２ 模 态 测 点 布 置 示 意
法更 成熟 、 物理 意 义更 明确 。这 次 采 用 的测 试 方法 就 是频 域识 别位 移模 态法 ， 基本 理论如 下 。 其 假设 系统 为黏性 阻 尼系统 ， 则其微 分方 程为
［ ］ ｝ Ｃ］ ｝＋［ ｛ ＝｛ ｔ ｝ ｛ ＋［ ｛ Ｋ］ ｝ ／ ）
为 ３６ ０ ． ％ 。为了解 该 梁 的频 率 特 性 ， 用 锤 击 激 励 法 采 对 该桥 下行第 ２ ４孔 梁 （ 度 ２ 跨 ４ｍ预 应力 混凝 土 Ｔ形
梁， 图号 ： 叁标 桥 ２ ４ ） ０ １ 进行 了模 态测 试 。
２ 基 本 理 论
本 次测 试采 用单点 激励 多 点 响应 的方 法 ， ２ 将 ４ｍ 梁沿跨 度方 向平 均分 成 ６等 份 ， 传感 器 测 点分 别 布 在
处 的振型 ； ｍ 为模 态 质 量 ； 为第 ｒ阶的 自振 频 率 ； ｏ ９
梁的振动实验报告
梁的振动实验报告实验目的改变梁的边界条件，对比分析不同边界条件，梁的振动特性（频率、振型等）。
对比理论计算结果与实际测量结果。
正确理解边界条件对振动特性的影响。
实验内容对悬臂梁、简支梁进行振动特性对比，利用锤击法测量系统模态及阻尼比等。
实验原理1、固有频率的测定悬臂梁作为连续体的固有振动，其固有频率为：()1,2,.......r r l r ωλ==其中，其一、二、三、四阶时， 1.87514.69417.854810.9955.....r l λ=、、、 简支梁的固有频率为：()1,2,.......r r l r ωλ==其中其一、二、三、四阶时， 4.73007.853210.995614.1372.....r l λ=、、、 其中E 为材料的弹性模量，I 为梁截面的最小惯性矩，ρ为材料密度，A 为梁截面积，l 为梁的长度。
试件梁的结构尺寸：长L=610mm, 宽b=49mm, 厚度h=8.84mm. 材料参数： 45＃钢，弹性模量E ＝210 (GPa), 密度ρ＝7800 (Kg/m 3)横截面积：A ＝4.33*10-4 (m 2),截面惯性矩：J ＝312bh =2.82*10-9(m 4)则梁的各阶固有频率即可计算出。
2、实验简图图1 悬臂梁实验简图图2简支梁实验简图实验仪器本次实验主要采用力锤、加速度传感器、YE6251数据采集仪、计算机等。
图3和图4分别为悬臂梁和简支梁的实验装置图。
图5为YE6251数据采集仪。
图3 悬臂梁实验装置图图4 简支梁实验简图图5 YE6251数据采集分析系统实验步骤1:"在教学装置选择"中，选择结构类型为"悬臂梁"，如果选择等份数为17，将需要测量17个测点。
2:本试验可采用多点激励，单点响应的方式，如果是划分为17等份,请将拾振点放在第5点。
3:请将力锤的锤头换成尼龙头,并将力通道的低通滤波器设置为1KHz,将拾振的加速度通道的低通滤波器设置为2KHz。
晶钻模态分析软件系列三锤击法模态实验
锤击法是单操作员实验模态测试的基本方法。
EDM-Modal 的锤击法提供流程化的操作界面，方便用户完成所有设置和实验。
锤击法模态实验的设计，旨在帮助用户快速定义采集参数，将更多的时间可以花在分析上。
触发设置界面让用户定义触发方式，触发预览界面显示当前激励和响应的测点名称，触发后采集的激励和响应波形，以及平均的次数；其窗口的尺寸大小可手动调整。
手动触发是默认的触发类型，在些类型下当激励达到设置触发值，则激励和响应波形会被显示，用户可以接受/拒绝当前帧。
当选择接受则进行下一帧测试，直到达到平均次数，完成当前测点的测试。
驱动点选择是锤击法特有的一个功能子模块，用于方便用户选择哪个测点适合用作固定的激励点或参考点。
用户设置几个要测试的驱动点，通过试敲击得到他们的FRF数据，然后判断出最适合的驱动点。
EDM简化了此重要的预实验的数据管理。
当开始实际的测量后，采集状态表格会显示所有的DOFs状态（状态包括：未测量，已测量和正在测量），方便用户即时了解所有测点的状态。
当测点完成后点“Next Point”或“Previous Point”移动软件上的当前测点。
“RovingSetup”，可集中设置游击方式，每个通道对应的测点和方向。
锤击法实验过程一个常见的问题是会出现“double hit”。
我们提供了自动检测“double hit”的过程，让用户自动或手动拒绝有双击的敲击。
锤击法实验采集的结果会自动添加到模态分析的数据选择模块，这样模态数据采集和分析可无缝对接。
★EDM Modal 锤击法模态实验主要特征如下：①直观的流程化操作过程。
②几何模型贯穿整个测试过程。
③响应和激励两种游击方式。
④自动或手动移动测点。
⑤自动或手动触发模式。
⑥可变尺寸的触发观览窗口。
⑦双击锤击识别，开/关，自动/手动拒绝。
⑧驱动点设置。
⑨测试状态声音和图形反馈H1，H2，H3和Hv方式计算FRF 测点测试状态显示表格。
★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。
锤击法模态试验原理
你也可以...
使用弹性垫将测试结构支撑起来。 弹性垫一般选择海绵之类具有弹性的材 料。对于一些轻质结构，你甚至可以使 用棉花糖来支撑。
30
加速度传感器
原则上，常用的加速度传感器都可以完成模态实验。但对于结构测试，我 们还需要注意以下问题： ➢ 实验前注意传感器的有效频率范围； ➢ 尽量选择质量较轻的传感器，避免产生附加质量改变测试结构的特性； ➢ 模态激振器法中，较多的传感器可以节约移动测量所需要的试件；
不管吊什么，弹性绳 都不可少
Tips：购买晶钻设备时可以提供您一套模态实验工具包
35
如何正确激励
应该移动力锤还是传感器
你应该会注意到，力锤法有移动力锤和移 动传感器两种方式。 从理论的角度来说，两种方法并没有什么 区别，存在互易性，结果也是一致的。
但实际实验中，我们也要考虑到一些影响 测量的现实因素： ➢ 移动传感器会改变结构的时不变性； ➢ 力锤不一定能方便地敲击到结构的所
1
我们为什么需要模态实验？
评价结构设计合理性
故障诊断和预报
识别设计的薄弱环节
获得合理的安装位置
2
验证有限元模型
模：态分析能得到什么？
共振频率
结构系统在受到外界激励产生运动时，将按 特定频率发生自然振动，这个特定的频率被 称为结构的固有频率。
阻尼比
阻尼比是无单位量纲，表示了结构在受激 振后振动的衰减形式。
右下显示了平板的某一阶模态振型， 红色的九个点被称为节点。 同样，这九个点所采集的数据，是 无法识别出这一阶模态的。
28
把测试结构悬挂起来
测试结构需要处于自由状态，采用弹性 连接。 在足够牢固的台架上，使用弹性绳悬挂 测试结构。 一般悬挂点选择在振幅较小的位置，最 佳悬挂点应该是某阶振型节点。 测试结构在激振方向要有一定行程。 对强方向性结构，激振方向之外保持一 定程度固定，避免大幅晃动。
锤击法测量梁构建的模态-工程振动matlab仿真分析
实验报告锤击法测量梁构建的模态姓名：***学号：***指导老师：***院系：***目录1. 实验目的 (1)2. 实验装置 (1)2.1 试件及传感器的布置 (1)2.2 采集系统设置 (2)3. 实验数据处理 (2)3.1 1号传感器与力锤的时域分析 (2)3.2 1号传感器与力锤的频域分析 (3)4. 1号传感器与力锤的频响函数估计 (5)4.1 H1估计 (5)4.2 H2估计 (6)4.3 H1、H2与频响函数之间的比较 (7)5. 估算模态参数 (8)5.1 固有频率、阻尼比的估算 (8)5.2 ANSYS建模进行模态分析 (8)5.3 振型图 (10)5.3.1 一阶振型 (10)5.3.2 二阶振型 (11)5.3.3 三阶振型 (11)1. 实验目的本实验采用LMS模态测试系统对某结构件固有频率进行测量，将实验数据进行处理。
（1）数据频谱分析，获取锤击信号及响应的幅频特性、相频特性、实频和虚频；（2）采用不同的频响函数估计方法对结构频响曲线进行估计，画出幅频、相频、实频、虚频和奈奎斯特图，并进行比较；（3）采用单自由度方法估计结构的频率、阻尼及振型。
2. 实验装置2.1 试件及传感器的布置图2.1.1 试件与传感器的布置图2.2 采集系统设置本次实验采用了锤击法，即用力捶敲击梁结构，采集梁结构振动的相关数据。
实验使用了5个加速度传感器，设置的采样频率：12800Hz，分别率：2HZ；锤击次数为8次，传感器和锤击点的方向设置为X正方向。
3. 实验数据处理3.1 1号传感器与力锤的时域分析图3.1.1 1号传感器与力锤时域图图3.1.2 第七次锤击振动信号时域图如图3.1.1所示，在分析数据后，发现锤击信号比较大，所以对其缩小十倍。
如图3.1.2所示是截取的第七锤的锤击信号。
3.2 1号传感器与力锤的频域分析图3.1.3 1号传感器与力锤频域分析后的幅频、相频图图3.1.4 1号传感器与力锤频域分析后的实频、虚频图图3.1.5 Nyquist图如图3.1.3所示，可以看出此次锤击实验激起了试件的五阶固有频率：一阶是400HZ ,二阶是1080HZ,三阶是2067HZ，四阶是3350HZ，五阶是4818HZ。
梁模态分析实验报告
一、实验目的1. 通过实验了解梁的模态特性，包括固有频率和振型；2. 掌握梁模态分析的基本方法，包括激振、信号采集、数据处理等；3. 熟悉实验设备的操作和调试，提高实验技能。
二、实验原理梁的模态分析是研究结构振动特性的重要手段。
本实验采用共振法进行梁的模态分析，即通过激振使梁产生振动，通过信号采集和数据处理得到梁的固有频率和振型。
三、实验设备与材料1. 实验设备：激振器、加速度传感器、信号采集系统、数据采集卡、计算机等；2. 实验材料：一根等截面简支梁。
四、实验步骤1. 将梁固定在实验台上，确保梁的支承条件符合简支梁的要求；2. 将加速度传感器粘贴在梁上，用于采集梁的振动信号；3. 连接信号采集系统和数据采集卡，确保信号采集系统与计算机正常连接；4. 开启激振器，进行激振实验；5. 采集梁的振动信号，并对信号进行预处理，如滤波、去噪等；6. 利用信号处理软件对采集到的信号进行频谱分析，得到梁的固有频率和振型。
五、实验结果与分析1. 实验数据（1）梁的几何参数：长度L=1000mm，宽度b=50mm，高度h=100mm；（2）材料参数：弹性模量E=2.06×10^5 MPa，密度ρ=7850 kg/m^3；（3）实验得到的固有频率和振型。
2. 实验结果分析（1）固有频率：根据实验数据，得到梁的前三阶固有频率分别为f1=50Hz、f2=120Hz、f3=180Hz；（2）振型：通过频谱分析，得到梁的前三阶振型如图1所示。
图1 梁的前三阶振型从实验结果可以看出，梁的固有频率和振型与理论计算值基本吻合，说明本实验所采用的模态分析方法具有较高的精度。
六、实验总结1. 通过本次实验，掌握了梁的模态分析基本方法，提高了实验技能；2. 熟悉了实验设备的操作和调试，为今后进行类似实验奠定了基础；3. 实验结果表明，本实验所采用的模态分析方法具有较高的精度，为工程实际提供了参考。
七、实验建议1. 在实验过程中，注意激振器的激振频率应与梁的固有频率接近，以提高实验精度；2. 信号采集时，应确保传感器粘贴牢固，避免信号干扰；3. 在数据处理过程中，注意滤波、去噪等预处理步骤，以提高数据质量；4. 实验过程中，应仔细观察梁的振动现象，以便及时发现问题并进行调整。
锤击法在模态分析技术中的研究
锤击法在模态分析技术中的研究摘要：本文重点介绍了试验模态分析的基本理论和试验建模的基本方法。
并通过一个具体的实例说明了锤击法在结构试验模态分析中的具体应用及其特点。
主题词：力锤，试验建模，模态分析1.引言振动测试与分析的是研究结构振动的一种重要的实验方法。
模态分析是振动测试与分析的一种，它主要是通过某种激励方法，使试验对象产生一定的振动响应，继而通过测振仪器直接测量出激励与系统振动的响应特性或直接测量被测对象运转时的振动特性；然后通过一定的信号处理方法，如统计分析、谱分析、相关分析、频响函数分析等，进而确定被测对象的模态参数，如固有频率、阻尼比、振型等。
模态参数为结构物的固有参数，通过它就可能预言结构在某个频段内，在内部或外部各种振源作用下的实际振动响应，从而为结构的动态设计及故障诊断提供重要依据。
结构动力学研究中实验模态分析是一个重要的方面，而实验模态分析技术的基本过程为频率响应函数的测量和参数识别。
必须同时测出使结构产生振动的激励信号和结构的响应信号，才能得到频率响应函数。
激励的方法通常采用激振器和用锤头敲击。
锤击法相对来说设备简单，使用操作方便，特别适用于现场实验，因而应用范围越来越广泛。
1.锤击法的介绍2.1锤击法的基本原理对结构输入一个脉冲的力信号，激起结构微幅振动，同时测出力信号和响应（f），响应信号的自功信号(位移、速度、加速度）。
求出力信号的直功率谱Svv率谱Sxx （f），和力与响应信号的互功率谱Sv x（f）。
即可得出频率响应函数H（f）和相关函数rFx（f）。
（1）（2）单位理想脉冲，冲击持续时间为无穷小，用数学中的狄拉克函数表示为（3）它的傅里叶变换为（4）在锤击过程中由于材料的弹性，冲击持续时间不可能为无穷小，而是有限时间 ,因为脉冲力也不可能为无限大。
假定冲击过程中相互撞击的材料力为理想弹性体，其数学表达式可近似写作（5）它的傅里叶变换为（6）自功率谱函数（7）总能量W（8）2.2锤击法的注意事项2.2.1传感器的选择和安装由于传感器应用十分广泛，类型多种多样，在各行各业都有应用。
锤击法模态实验
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。