频响分析理论讲解
频响频响分析方法总结
频响频响分析方法总结-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII频响分析，或者叫稳态动力学分析在abaqus中包括以下三种方法：直接稳态动力学分析（direct solution steady state dynamic analysis）模态稳态动力学分析（mode based steady state dynamic analysis）子空间稳态动力学分析（subspace projection steady state dynamic analysis）1）直接稳态动力学优点：在直接稳态动力学分析中，系统的稳态谐波响应是通过对模型的原始方程直接积分计算出来的。
如果分析的对象存在非对称刚度、包含模态阻尼以外的其他阻尼或者必须考虑粘弹性材料特性（频变特性），则不能提取特征模态的情况下，可以应用直接法进行稳态响应的计算和分析。
缺点：进行直接稳态动力学分析不需要提取系统的特征模态，而是在每个频率点对整个模型进行复杂的积分运算。
因此，对于具有大阻尼和频变特性的模型，应用直接法比模态分析方法精确，但是耗时较多。
2）模态稳态动力学分析模态稳态动力学分析方法是基于模态叠加法求解系统的稳态响应。
因此，在求解稳态响应之前必须先提取无阻尼系统的特征模态，也就是在说必须在step steady state dynamics,modal前加一步step frequency。
另外，必须确定需要保留的特征模态，以确保能够精确描述系统的动力学特性，也就是说如果是进行0-1000hz的分析，step frequency的number of eigenvalues requested选定的阶数的模态频率必须大于1000hz，简单的作法是这里选all……，下面的maximum……填入1000。
模态稳态动力学分析的特点：相较于直接法和子空间法分析速度快，耗时最少，计算精度低于直接法和子空间法，不适合于分析具有大阻尼特性的模型，不适合于分析具有粘弹性材料（频变特性）的模型。
频响频响分析方法总结
[频响]频响分析方法总结(总1页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--频响分析，或者叫稳态动力学分析在abaqus中包括以下三种方法：直接稳态动力学分析（direct solution steady state dynamic analysis）模态稳态动力学分析（mode based steady state dynamic analysis）子空间稳态动力学分析（subspace projection steady state dynamic analysis）1）直接稳态动力学优点：在直接稳态动力学分析中，系统的稳态谐波响应是通过对模型的原始方程直接积分计算出来的。
如果分析的对象存在非对称刚度、包含模态阻尼以外的其他阻尼或者必须考虑粘弹性材料特性（频变特性），则不能提取特征模态的情况下，可以应用直接法进行稳态响应的计算和分析。
缺点：进行直接稳态动力学分析不需要提取系统的特征模态，而是在每个频率点对整个模型进行复杂的积分运算。
因此，对于具有大阻尼和频变特性的模型，应用直接法比模态分析方法精确，但是耗时较多。
2）模态稳态动力学分析模态稳态动力学分析方法是基于模态叠加法求解系统的稳态响应。
因此，在求解稳态响应之前必须先提取无阻尼系统的特征模态，也就是在说必须在step steady state dynamics,modal前加一步step frequency。
另外，必须确定需要保留的特征模态，以确保能够精确描述系统的动力学特性，也就是说如果是进行0-1000hz的分析，step frequency的number of eigenvalues requested选定的阶数的模态频率必须大于1000hz，简单的作法是这里选all……，下面的maximum……填入1000。
模态稳态动力学分析的特点：相较于直接法和子空间法分析速度快，耗时最少，计算精度低于直接法和子空间法，不适合于分析具有大阻尼特性的模型，不适合于分析具有粘弹性材料（频变特性）的模型。
频响分析
频响分析是一种用来计算结构在稳态振动激励下的响应。
比如旋转的机器，不平衡的旋转的轮胎，或者直升机的机翼。
例如：旋转的机器，旋转的速度不同，频率不同；同时速度不同，力的幅值也不同，既力的幅值虽频率变化，频响分析的作用就是求出机器在不同的转速的状态下的响应。
在频响分析中，激励是频率的函数，在特定的频率下力已知。
激励力可以是载荷或者强迫振动（位移、速度或者加速度）。
力是时间的正弦函数F=A sin(ѡt+ф)
所有频响分析的激励都是这个形式，其中，A为幅值，是频率的函数；ф为初相位。
频响分析我们需要定义的就是这两个。
频响分析中使用复数描述力和响应。
位移的复数
力、速度、加速度等量的描述同上。
欧拉函数：e iѡt=cosѡt+i sinѡt
Natran中激励力的定义
RLOAD1 P(f)=A[C(f)+iD(f)]e i(θ−2πfτ)
RLOAD2 P(f)=AB(f)e i[ф(f)+θ−2πfτ]
比如，RLOAD1 A=1 C（f）=1 D(f)=0 τ=θ=0 那么就定义了一个幅值为1，不随频率而变
的激励力，F=sinѡt。
航空航天领域的结构动力学分析方法
航空航天领域的结构动力学分析方法在航空航天领域中，结构动力学是一门关键的学科，它研究了飞行器或航天器在飞行过程中受到的各种载荷以及结构的振动响应。
结构动力学分析方法的发展和应用对于设计和优化飞行器结构，提高其可靠性和耐久性具有重要意义。
本文将介绍航空航天领域中常用的结构动力学分析方法。
一、模态分析方法模态分析是结构动力学中最基本和常用的方法之一。
它通过计算结构的固有频率、振型和振幅等参数，来了解结构的振动特性。
在航空航天工程中，模态分析被广泛应用于预测和控制结构的振动问题。
通过模态分析，可以有效地识别结构的主要振型，并设计出相应的控制策略，以减小结构振动引起的破坏。
二、频响分析方法频响分析是指在结构受到谐波激励时，计算结构的频率响应。
在航空航天领域，频响分析被广泛应用于结构在飞行过程中受到的各种载荷的分析。
根据不同频率下的振动响应，可以评估结构的稳定性和性能。
频响分析方法可以帮助工程师确定结构的固有频率、共振频率以及传递函数等参数，从而对结构的设计和优化提供指导。
三、有限元分析方法有限元分析是一种数值分析方法，能够模拟结构的复杂力学行为。
在航空航天工程中，有限元分析广泛应用于各种结构的强度、刚度和振动等方面的分析。
有限元方法将结构划分为多个小区域，通过建立节点和单元之间的关系，建立结构的数学模型。
然后通过求解得到节点的位移、应力等信息，从而分析结构的力学行为。
有限元分析方法可以提供多种载荷情况下结构的响应，为工程师提供了设计和优化结构的依据。
四、瞬态分析方法瞬态分析是指在结构受到突发载荷或者非稳态载荷时，计算结构的响应。
在航空航天领域，由于飞行器或航天器在飞行过程中受到的载荷是时变的，因此瞬态分析方法被广泛应用于结构的疲劳性能和振动响应的分析。
通过瞬态分析，工程师可以了解结构在不同时刻的响应情况，从而对结构的材料和几何参数进行调整，提高结构在复杂载荷下的工作性能。
综上所述，航空航天领域的结构动力学分析方法包括模态分析、频响分析、有限元分析和瞬态分析等多种方法。
频响分析的研究
频响分析的研究频响分析是一种测量信号在系统中传播的特性的方法，即在给定的输入信号下，输出信号的幅度和相位随频率变化的情况。
频响分析广泛应用于许多领域，如电子、通信、音频工程等。
本文将从频响分析的基本原理、应用场景和方法等方面进行讨论。
一、频响分析的基本原理频响分析的本质是对系统的传递函数进行分析，其中传递函数描述了系统对于输入信号的响应。
该函数包括幅频响应、相频响应和群延迟。
在频域下，输入信号的频率和相位会影响输出信号的幅度和相位。
通过测量输出信号的频率和相位响应，可以确定系统的传递函数和其它性能指标。
二、频响分析的应用场景频响分析可以用于许多领域，包括但不限于电子、通信、音频工程等。
在电子领域中，频响分析可以用于测试电子元件的性能，例如滤波器和放大器。
通过测量输入和输出信号之间的频率响应，可以确定元件的特性。
在通信领域中，频响分析可以用于约束系统的频率范围，并测试信号在系统中传播的特性。
这对于组成一个高性能通信系统至关重要。
在音频工程中，频响分析可以用于改进音响系统，以确保声音的清晰度，消除混响和噪声等问题。
三、频响分析的方法一般来说，频响分析的方法可以分为两大类别：时域方法和频域方法。
时域方法包括脉冲响应测试和步进响应测试两种。
脉冲响应测试是将短脉冲信号发送到系统中，然后通过观察输出信号的反应来确定系统的传递函数。
步进响应测试是将一个宽度为T的方波信号发送到系统中，然后通过观察输出信号的反应来确定系统的传递函数。
频域方法包括傅里叶变换（FFT）、反褶积和相关测试。
其中FFT是将时域信号转换为频域信号的一种方法，它可以将一段连续的信号分解为一系列单一的正弦波。
反褶积方法将系统的输出信号和输入信号卷积后再除以输入信号的傅立叶变换，以获得系统的传递函数。
相关测试则是将输入信号与输出信号之间的关系进行比较，来确定系统的传递函数。
四、总结频响分析是一种测量信号在系统中传播的特性的方法。
它可以用于许多领域，例如电子、通信、音频工程等。
频率响应分析在音频信号处理中的应用
频率响应分析在音频信号处理中的应用在现代音频信号处理领域中，频率响应分析是一项非常重要的技术。
快速、精确地获取音频信号在频域上的特征，可以使我们更好地进行音频信号的处理和调整。
因此，本文将从以下三个方面来讨论频率响应分析在音频信号处理中的应用。
一、频率响应分析是什么？在音频信号处理中，频率响应分析是将信号在频域进行分析，进而得到信号的频率响应特征的一种方法。
采用这种方法，可以通过将信号分离成不同的频率成分，来较为直观地了解信号的频率特征。
基于这种特征的了解，我们可以开展各种频率上的信号处理工作，如等化、压缩、降噪、滤波等等。
二、频率响应分析在音频信号处理中的应用1. 音乐制作在音乐制作过程中，频率响应分析通常是一个非常重要的过程。
例如，制作人可以使用频谱分析器来查看特定频率范围内的音乐特征，以便更好地抓住和调整不同频率段的音节效果。
因此，频率响应分析可以用来改进音乐录制质量，并帮助制作人在混合声音时做出更好的决策。
2. 语音识别在语音识别中，频率响应分析同样具有重要意义。
因为声波由不同频率的波形组成，所以通过通过对其进行频率响应分析可以更好地了解声波构成的结构和组成部分，进而更好地区分不同的音节和单词。
基于此，人们可以利用频率响应分析来改善语音识别精度。
3. 降噪和滤波除了通过频率响应分析来更好地了解信号本身的结构之外，我们还可以利用其对信号进行有针对性地修正。
例如，我们可以分析出信号中的噪声频谱，然后设计合适的滤波器，以滤除其中的噪声，进而提高信号的质量。
三、结语总而言之，频率响应分析在音频信号处理中的应用非常普遍，并且是非常重要的一环。
通过频率响应分析可以快速、准确地了解音频信号的各种频率特征，对信号进行更有针对性和精确的调整和处理。
因此，频率响应分析技术的发展对于音频信号处理领域的发展具有重要意义。
变压器绕组变形测试仪频响分析法介绍
变压器绕组变形测试仪频响分析法介绍华天电力专业生产变压器绕组变形测试仪（又称变形绕组测试仪），接下来为大家分享变压器绕组变形测试仪频响分析法介绍。
频响分析法应用于变压器绕组变形测试仪的技术原理，是目前电力行业测量绕组变形的主流技术。
频响分析法也称为频响法，用频率响应分析法检测变压器内部绕组情况，硬件机芯采用DDS专用数字高速扫频技术，可以准确诊断出绕组发生扭曲、鼓包、移位、倾斜、匝间短路变形及相间接触短路等故障特征。
频响法：是指在正弦稳态情况下，网络传递函数H（jω）与角频率ω的关系，通常把H（jω）幅值随ω的变化关系脚趾幅频响应，H（jω）相位随ω变化的关系成为相频响应。
幅频响应：幅是值信号的幅度大小，也叫振幅，频是指频率，幅频指的是信号的振幅于频率的关系。
相频响应：相是指网络输出和输入电压之间的相位角的差值，频是指的频率，相频是指网络输出与输入电压之间的相位频率关系。
频响分析法检测回路
当变压器结构定型后，它的额定频响特征是一定的，利用扫描发生器将一组不同频率的正弦波电压US加到被试变压器绕组的一端，在所选择的变压器其他端子上得到振幅和相位作为频率f的函数绘制曲线，也就是通常说的双通道分析单元测量在不同频率的f下的响应电压U2和激励电压U1的信号幅值之比，并获得幅频响应曲线，L、K、C代表绕组单位长度的分布电感、分布电容、对地电容，当变压器绕组发生结构变形后, L、K、C参数上会有不同程度的变化，曲线发生特征。
频响分析方法总结
频响分析，或者叫稳态动力学分析在abaqus中包括以下三种方法：直接稳态动力学分析（direct solution steady state dynamic analysis）模态稳态动力学分析（mode based steady state dynamic analysis）子空间稳态动力学分析（subspace projection steady state dynamic analysis）1）直接稳态动力学优点：在直接稳态动力学分析中，系统的稳态谐波响应是通过对模型的原始方程直接积分计算出来的。
如果分析的对象存在非对称刚度、包含模态阻尼以外的其他阻尼或者必须考虑粘弹性材料特性（频变特性），则不能提取特征模态的情况下，可以应用直接法进行稳态响应的计算和分析。
缺点：进行直接稳态动力学分析不需要提取系统的特征模态，而是在每个频率点对整个模型进行复杂的积分运算。
因此，对于具有大阻尼和频变特性的模型，应用直接法比模态分析方法精确，但是耗时较多。
2）模态稳态动力学分析模态稳态动力学分析方法是基于模态叠加法求解系统的稳态响应。
因此，在求解稳态响应之前必须先提取无阻尼系统的特征模态，也就是在说必须在step steady state dynamics,modal 前加一步step frequency。
另外，必须确定需要保留的特征模态，以确保能够精确描述系统的动力学特性，也就是说如果是进行0-1000hz的分析，step frequency的number of eigenvalues requested选定的阶数的模态频率必须大于1000hz，简单的作法是这里选all……，下面的maximum……填入1000。
模态稳态动力学分析的特点：相较于直接法和子空间法分析速度快，耗时最少，计算精度低于直接法和子空间法，不适合于分析具有大阻尼特性的模型，不适合于分析具有粘弹性材料（频变特性）的模型。
3）子空间稳态动力学分析子空间稳态动力学分析的基本思想是：首先提取无阻尼、对称系统的特征模态，并选取适当的特征向量组成特征模态子空间，然后将稳态动力学方程组投影到特征模态子空间上，通过直接法求解子空间的稳态动力学方程。
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10
频响函数的时域含义
m
x1 H11
x2 x3
=
H
21
H 31
Inverse FRF: F(orce)/R
Dynamic Stiffness动刚度 Mechanical Impedance机械阻抗
Apparent Mass
(Source: “Modal Testing: Theory, Practice and Application,” by D. J. Ewins)
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3
时域到频域的转换
⚫ 载荷用谐波表示
Mx(t) + Cx(t) + Kx(t) = f (t)
取某一特定激励频率
20
模态阻尼OptiStruct数值计算案例
99.875298 14.83414 102.96423 21.093685 106.05316 15.001724
输入阻尼 g=0.06
536.28412 552.87024 569.45636
4.6593304 6.6819339 4.8037124
模态法 Modal approach
18
频率激励/输出设置
⚫ FREQ定义离散频率点
‒ 以下例子定义20,100,200,500,1000Hz共5个输出频率
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
FREQ SID
F1
F2
F3
F4
F5
-etc.-
FREQ 1
20.
100.
200.
500.
1000.
⚫ FREQ1线性平均离散频率点
time
11
频响函数的时域含义
|H31 |
f =1
m
f =1
time 1
自动正弦扫描激励(Auto-Swept Sine Excitation)
Tr
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12
frequency
frequency 2
Time
频响函数的试验获取方式
⚫ 对于中小型结构可以用振动台或者激振器作为激励源
⚫ 大型结构使用力锤
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7
传递函数/频响函数的重要意义
⚫ 线性系统单位激励下的频率响应
⚫ 代表线性系统的力/能量传递路径
f1
xp
⚫ 通过频响函数可以得到频率和阻尼
fi
system
xr
⚫ 复杂激励可以通过单位频响函数来叠加得到
fj
xq
fm
Test Model
Frequency Response Function
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17
直接法 Vs模态法频响分析
⚫ 模态法计算速度快 more faster ⚫ 模态法比直接法更精确地捕捉响应峰值 more accurate
直接法 Direct approach
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2
频响分析 Frequency Response Analysis
⚫ 想象给结构一系列的不同频率的正弦波激励，每个激励都可以进行瞬 态分析。当系统达到稳定状态时，取其振动幅值。
⚫ 因此，频响分析也称为谐波分析，或者实验称为正弦扫频分析。
=
f
--------------
t
谐波激励 Sinusoidal excitations:
a1, f1, 1 a2, f2, 2 a3, f3, 3
= a4, f4, 4
.
ai, fi, i
.
a40, f40, 40
16
幅值
相位
This curve is actually a histogram
确定性的 (频域)
时延与相位 Delay vs Phase
t1
+ t1
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Out
15
freq
TF/FRF
frequency
Out = In FRF
freq
时延与相位 Delay vs Phase
随机的 (时域)
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Displacement
Velocity Acceleration
Standard FRF: R/F(orce)
Receptance响应率
Admittance导纳 Dynamic Compliance动柔度
Dynamic Flexibility动柔度
Mobility
Accelerance Inertance
‒ 以下例子定义从20Hz开始，每隔20Hz输出一个结果，共输出100个频点 ，即频率范围20Hz~2000Hz
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
FREQ1 SID
F1
DF
NDF
FREQ1 1
20.0
20.0
99
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‒ 所有的外力在每一个指定的频率上都是已知的。 ‒ 激励可以是外力也可以是强迫运动（位移、速度、加速度）。
⚫ 频响分析的典型应用：
‒ NVH ‒ 转子系统的载荷 ‒ 直升机叶片等
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x(t) = u()eit
f
(t)
=
F
()eit
(−2M + iC + K )u() = F ()
⚫ 可以采用2种算法：
‒ 直接法 ‒ 模态法
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g f1
= f f1
= 106.05 − 99.88 = 5.99% 102.96
f 569.46 − 536.28
g f2 = f2 =
552.87
= 6.001%
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( ) j () =
f j () −2m j + ic j + k j
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6
什么是传递函数
⚫ 一般把单位载荷下的频响称为传递函数(Transfer Function)
xn H n1
H12 H 22 H 32
Hn2
H13 H 23 H 33
Hn3
H1n f1
H2n H 3n
f2 f3
H nn fn
x3
time
f =1
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19
输出频点的自动加密FREQ4
⚫ FREQ4可以自动在共振频点进行加密计算，提高计算精度。
A
在每个自然频率附近加密输出频点；
A
默认为共振频率+/- 10% (经常使用是
2
+/- )
f=gfn=2fn
fn
frequency
OptiStruct使用freq4卡片
5
5 5
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