机械模态分析技术发展综述-论文-

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模态分析综述性论文

模态分析综述性论文

模态分析综述性论文
模态分析在不同领域有着广泛的应用。

在社会科学领域,模态分析被
用于研究政治演讲、媒体报道、社交媒体文本等,以揭示演讲者、记者、
网民等的情感态度和意图。

在教育领域,模态分析可以帮助教师了解学生
的意愿、期望和情感状态,从而更好地设计教学策略。

在医学和心理学领域,模态分析有助于分析患者的言语表述,以判断其心理状态和情感倾向,从而指导诊断和治疗过程。

目前,模态分析的研究已经取得了一些进展,但仍存在一些挑战和问题。

首先,模态分析的自动化技术还不够成熟,需要更高效、准确的算法
来处理大规模的文本数据。

其次,模态分析的理论框架需要进一步完善,
以便应对更复杂、多样化的文本类型。

另外,模态分析还可以与其他分析
方法相结合,如情感分析、语篇分析等,以提高研究的可靠性和全面性。

未来,可以进一步探索模态分析的跨学科研究,将其应用到更多领域,如金融、商业、法律等。

此外,模态分析也可以结合机器学习和深度学习
等技术,以加强对文本的自动分析和理解能力。

同时,还需要进一步提高
模态分析的实用性和应用性,使其成为实际应用中的有效工具。

综上所述,模态分析是一种重要的文本分析方法,可以帮助我们理解
和解读文本中的情感、态度、意愿以及可能性等信息。

模态分析在不同领
域有着广泛的应用前景,但仍需要进一步的研究和发展。

通过不断完善理
论框架和方法,提高自动化技术的水平,可以进一步拓展模态分析的研究
领域和应用范围。

机械设备的模态分析与优化设计

机械设备的模态分析与优化设计

机械设备的模态分析与优化设计随着科技的不断发展,机械设备在工业生产中扮演着重要角色。

为了提高机械设备的效率和稳定性,模态分析与优化设计这一重要技术应运而生。

本文将对机械设备的模态分析和优化设计进行探讨。

一、模态分析模态分析是研究机械设备振动特性的一种方法。

它通过对机械结构进行振动测试和模态识别,得到结构的固有频率、模态形态和振动模态等信息。

模态分析有助于揭示机械设备存在的问题,如共振、应力集中和稳定性等,并为优化设计提供依据。

机械设备的模态分析通常涉及使用高精度传感器进行振动测量,采集设备在不同工况下的振动数据。

这些数据经过信号处理和频谱分析等处理手段,得到设备的频率响应曲线和振动模态图。

通过分析与对比这些数据,可以确定设备的固有频率和主要振动形态,识别可能存在的问题和缺陷。

二、优化设计模态分析为机械设备的优化设计提供了重要的依据。

优化设计旨在提高设备的性能、减少振动和噪声、延长使用寿命等。

在模态分析的基础上,可以对机械设备的结构进行调整和改进,以优化其振动特性。

优化设计的方法有很多种,例如材料优化、结构优化和参数优化等。

在材料优化方面,可以选择适合的材料,以提高设备的刚性和耐久性。

在结构优化方面,可以通过调整连杆、减小轴承间隙等方式,改善设备的振动特性。

在参数优化方面,可以通过对传动系统的参数进行调整,以减少设备的共振现象。

三、模态分析与优化设计的应用模态分析与优化设计广泛应用于各个领域的机械设备中。

比如,在汽车制造领域,通过对发动机和底盘等关键部件进行模态分析和优化设计,可以提高汽车的舒适性和安全性。

在航空航天领域,通过模态分析和优化设计可以降低飞机的振动水平,提高飞行稳定性和燃油效率。

在工业制造领域,通过对机械设备的结构和参数进行模态分析和优化设计,可以提高生产效率和产品质量。

结语机械设备的模态分析与优化设计是提高设备性能和可靠性的重要手段。

通过模态分析可以了解设备的振动特性,发现潜在问题和缺陷,并为优化设计提供依据。

关于数控机床模态分析的综述

关于数控机床模态分析的综述

关于数控机床模态分析的综述数控机床模态分析是指通过对数控机床进行模态分析,研究其结构、特性和运动方式的方法。

数控机床模态分析是数控机床设计与研究中的重要内容,可以帮助人们更好地理解和掌握数控机床的工作原理和运动规律。

在数控机床模态分析中,常用的方法主要有理论分析法和实验测量法。

理论分析法是通过对数控机床进行力学和动力学建模,采用理论推导和计算求解的方法,得到数控机床的模态参数。

实验测量法则是通过在实际数控机床上进行测量和实验,获取其振动信号、频率响应等数据,从而得到数控机床的模态参数。

这两种方法互为补充,可以更全面地了解数控机床的特性和性能。

数控机床模态分析的目的主要有两个:一是为了研究和分析数控机床的结构特性和运动规律,为数控机床的设计和改进提供参考;二是为了评估数控机床的性能和稳定性,为数控机床的使用和维护提供依据。

在数控机床模态分析中,常涉及到的内容有模态参数、模态振型、固有频率和阻尼等。

模态参数是数控机床模态分析的重要指标,主要包括质量参数、刚度参数和阻尼参数。

质量参数表示数控机床结构的质量分布和集中程度,刚度参数表示数控机床结构的硬度和刚性程度,阻尼参数表示数控机床的能量损耗和振动衰减。

模态振型是数控机床模态分析中的另一个重要概念。

模态振型描述了数控机床结构在不同模态下的运动方式和振动形态。

通过分析和解释模态振型,可以更好地了解数控机床的结构和运动规律。

固有频率是数控机床的固有性能和特性之一、固有频率表示了数控机床在不同模态下的自然频率,是数控机床结构和振动特性的重要指标。

通过研究和分析固有频率,可以评估数控机床的性能和稳定性。

阻尼是数控机床模态分析中的一个重要概念。

阻尼表示数控机床在振动过程中的能量损耗和振动衰减程度。

阻尼对于数控机床的稳定性和振动性能有着重要的影响。

通过研究和控制阻尼,可以提高数控机床的性能和稳定性。

总之,数控机床模态分析是研究数控机床结构特性和运动方式的重要方法,对于数控机床的设计、改进和使用都具有重要意义。

机械模态分析综述性论文

机械模态分析综述性论文
机 械 模 态 分 析 与 实 验
姓名:王能 班级:研 1401 班 学号:2014020008
模态分析方法综述
王能
(北京信息科技大学 机电工程学院 100192)
摘要:
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【1】。综述模态分析在研究结构动力特性中的应用。介绍模态 分析的两大方法:数值模态分析与试验模态分析,简单介绍了两种模态分析方法 的原理与基本内容,并分析了两种方法优缺点以及它们未来的发展趋势。
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。在试验模态分析中要求建立一个尽可能符合实际的实验模型, 因而提高了建模成本,在试验模态中实际测量的信息存在不完整性,在信号采集 及处理过程中存在人为误差,这些都将导致最终所建立模型的不完备。而且试验 模态结果往往只能较好的反映系统的低阶模态特性,对于高阶模态特性不能准确 反映,并且模态实验中有些模态激振不出来,存在模态丢失现象,所有这些都将 导致试验建模无法获得完备的数学模型。
2 试验模态分析
实验模态分析是通过对物理模型进行测试来获得系统的模态参数,它依赖于 数据采集系统的性能和模态参数识别方法的好坏。一般来说,它的结果更接近于 真实的物理状态。但是,它的周期长,成本比较高。试验模态分析是模态分析中 最常用的,它与有限元分析技术一起成为解决现代复杂结构动力学问题的两大支 柱。利用试验模态分析研究系统动态性能是一种更经济、更有实效的方法。首先, 根据已有的知识和经验,在老产品基础上试制出一台新的模型;其次,用试验模 态分析技术,对样机作全面的测试与分析,获得产品的动力特性,由此识别出系 统的模态参数,建立数学模型,进而了解产品在实际使用中的振动、噪声、疲劳 等现实问题;再次,在计算机上改变产品的结构参数,了解动态性能可能获得的 改善程度,或者反过来,设计者事先指定好动力特性,由计算机来回答所需要的 结构参数(质量、刚度、阻尼)的改变量【6】。另外,设计者也可在计算机上模拟 各种实际的外部激励,求得参数改变前、后的任何部位的响应。

机械结构的模态分析与优化

机械结构的模态分析与优化

机械结构的模态分析与优化机械结构是现代工程领域中不可或缺的重要组成部分。

在设计和制造过程中,对机械结构进行模态分析和优化是提高结构性能的关键步骤。

本文将探讨机械结构的模态分析与优化的原理和方法。

首先,我们来了解一下机械结构的模态分析。

模态分析是研究机械结构在振动状态下的特性及其相应振型的一种方法。

它通过计算结构的固有频率、振型和振幅等参数,了解结构的强度、稳定性以及对外界激励的响应能力。

模态分析可以帮助工程师预测和解决机械结构在运行时可能遇到的问题,如共振、疲劳断裂等。

在进行模态分析时,一般采用有限元法来建立结构的数学模型。

有限元法是一种基于离散化的数值分析方法,将结构分割成有限数量的小单元,通过求解单元的力学方程,进而求解整个结构的力学特性。

通过有限元法建立的数学模型,可以计算出结构各个节点的位移、应力和应变等参数,从而得到结构的振动特性。

在进行模态分析时,一般会计算并分析结构的前几个固有频率和相应的振型。

固有频率表示结构在自由振动状态下的振动频率,它与结构的刚度密切相关。

振型则表示结构在不同固有频率下的振动形态,通过观察振型,可以了解结构的振动特性和可能存在的问题。

例如,当观察到振型发生明显的变化或者出现不正常的振动形态时,可能意味着结构存在缺陷或设计问题。

除了模态分析,优化是提高机械结构性能的重要手段之一。

优化的目标是在满足一定约束条件下,使得结构的性能最优化。

在机械结构设计中,优化可以针对多种性能指标,如结构的强度、刚度、自重、成本等进行。

通过优化,可以改进结构的性能,减轻结构的负载,提高结构的使用寿命。

在机械结构优化中,常用的方法有参数优化和拓扑优化。

参数优化是指通过调整结构参数的数值来改变结构的性能。

例如,可以通过改变材料的性质、结构的几何尺寸等,来达到优化结构性能的目的。

而拓扑优化则是通过排列和组合不同的结构单元,来寻求结构的最佳布局。

拓扑优化能够最大限度地提高结构的刚度和强度,同时减少结构的重量和材料消耗。

机械模态分析综述作业论文

机械模态分析综述作业论文

机械模态分析综述班级:研 0901 班姓名:孙海涛学号:2009020027前言模态分析是研究结构动力特性的一种近代方法,是系统辨别方法在本学期通过对《机械模态分析》这门课的学习,对机械模态分析有一点点了解,本文就是简单的谈一下对《机械模态分析》这门课的了解。

主要介绍下理论和试验模态分析的建模方式、分析方法以及应用过程。

通过对设备的故障诊断的例子浅谈下机械模态分析。

工程振动领域中的重要应用。

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,这个分析过程称为模态分析。

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。

模态分析的基本原理如果忽略阻尼的影响, 那么结构振动的特征值问题可由下述方程描述()2MK-ω∅=0(1) 式中: K和M 分别为整体刚度矩阵和质量矩阵;Ф为正则化振型;ω为固有频率。

结构的损伤通常使得其刚度矩阵和质量矩阵产生了一个小的变化量,那么相对Ф与ω也产生一个小的改变量。

结构的运动式(1) 可化为()()()()220K K M M ⎡⎤+∆-ω-∆ω+∆∅+∆∅=⎣⎦(2) (2)式中:K ∆,M ∆,∆ω和∆ϕ分别是整体刚度矩阵、质量矩阵、固有频率和振型的改变量。

对网架这样的大型工程结构, 裂纹损伤常对结构刚度产生较明显的影响, 而对质量分布几乎不产生影响,甚至像钢结构的局部腐蚀损伤引起的刚度下降也远比质量减少显著, 所以在式(2)中,ΔM 可以看作等于零。

展开式(2) 且忽略二阶项,式(2) 成为2T T K M ∅∆∅∆ω=∅∅ (3)对某个单纯振动模态i ( i = 1, 2, ⋯) ,有2T i i i T i i K M ∅∆∅∆ω=∅∅ (i = 1, 2, 3, ⋯) (4)结构的总体刚度矩阵可以分解为单元刚度矩阵,单元变形可由结构的振型计算求出,即()()W q f ∅=∅ (5) 式中: W q 是单元变形, w 为单元号。

机械模态分析技术发展综述-论文-

课程:模态分析学院:机电工程学院专业:机械设计理论学生姓名:李小丹班级/学号:研1301班2013020028机械模态分析技术发展综述【摘要】模态分析是研究机械结构动力特性的一种近代方法,是指通过计算或实验获得机构的固有频率、阻尼比和模态振型等模态参数的过程,是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。

本文对模态分析的发展历程,现状以及发展趋势进行了阐述。

【关键词】机械模态分析、数值计算方法、验的试验模态分析法、非线性模态0、前言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。

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。

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 、模态分析的概述模态分析的经典定义: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。

模态分析是近代研究结构动力特性的一种方法,是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。

模态分析不断完善和提高并成为一种热门分析手段。

模态分析技术的应用可归结为以下几个方面:1) 评价现有结构系统的动态特性;2) 在新产品设计中进行结构动态特性的预估和优化设计;3) 诊断及预报结构系统的故障;4) 控制结构的辐射噪声;5) 识别结构系统的载荷。

关于数控机床模态分析的综述

关于数控机床模态分析的综述数控机床模态分析是一种对数控机床进行动态特性分析和优化的方法。

模态分析可以帮助工程师了解和改进机床的刚性、自振频率、模态阻尼等参数,以提高机床的加工精度和稳定性。

数控机床模态分析方法包括理论分析、有限元分析和实验测试等。

理论分析是利用工程力学理论和振动理论推导机床的自振频率和振型分布等参数。

有限元分析则是将机床建模为有限元模型,通过有限元软件计算模态参数。

实验测试方法通常需要用到加速度传感器、传动器和数据采集系统等设备进行振动信号采集和分析。

数控机床模态分析可以揭示机床的动态性能问题,指导机床的设计和改进。

通过模态分析,可以方便地了解机床各模态的自振频率、振型和消能能力,从而为机床的优化设计提供参考。

此外,模态分析还可用于检验机床的加工稳定性和动态刚性情况,评估机床的工作性能。

数控机床模态分析的应用范围非常广泛。

首先,在机床的设计阶段,模态分析可以帮助工程师了解机床的固有频率,并对其激振频率进行避免和设计。

其次,在机床的改进和优化过程中,模态分析可以帮助确定改进措施、指导改进方向,提高机床的精度和稳定性。

再次,在机床故障诊断和维护中,模态分析可以用于检测机床的振动异常情况,快速定位故障和精确定位问题所在。

然而,数控机床模态分析仍然存在一些挑战和局限性。

首先,模态分析涉及到大量的振动信号采集和分析,需要专业的设备和技术支持。

其次,机床的振动特性受到多种因素影响,如机床结构、切削过程、刀具、工件材料等。

因此,模态分析结果需要结合实际情况进行综合分析和判断。

最后,随着机床的不断更新和演变,模态分析方法和技术需要不断发展和改进,以适应新型机床的需求。

总的来说,数控机床模态分析是一种重要的机床动态性能分析方法,可以为机床的设计、改进和维护提供有力的支持。

随着模态分析技术的不断发展,相信它会在数控机床行业中得到越来越广泛的应用。

机械结构设计中的模态分析与优化

机械结构设计中的模态分析与优化机械结构设计是现代机械工程领域的关键环节之一。

在设计机械结构时,我们需要追求更高的性能和更好的可靠性。

而模态分析和优化是帮助我们实现这一目标的重要工具和方法。

模态分析是一种用来研究和评估机械结构动力学特性的分析方法。

它通过分析机械结构的固有频率和模态形态,来了解和预测结构在振动和冲击载荷下的响应和稳定性。

在机械结构设计中,模态分析可以解决诸如结构自由振动、固有频率、模态形态和阻尼等问题。

在进行模态分析时,我们需要将结构模型化为一个数学模型,并利用数值计算方法求解其固有频率和振型。

常用的模态分析方法有有限元方法和模态分析法等。

有限元方法是一种将连续体分割成离散的有限元的方法,通过求解离散结构的特征值问题来获得结构的固有频率和振型。

模态分析法则是一种通过对结构加上激励,观察结构的振动响应,从而得到结构的固有频率和模态形态的方法。

这些方法可以帮助设计师更准确地了解结构的动力学特性,从而在设计中合理地选择材料、调整结构参数和改善结构刚度等。

模态分析的结果对机械结构的设计和优化具有重要意义。

首先,通过分析结构的固有频率和振型,我们可以避免在结构设计中遇到共振问题,从而保证结构在工作中的稳定性和可靠性。

其次,通过模态分析可以确定结构的主要振型和具有较大振幅的部位,有利于进一步进行振动和噪声控制。

最后,通过对结构模态进行优化,可以实现结构的轻量化和性能的提高。

例如,可以通过改变结构的材料、形状和连接方式等来改变结构的固有频率,从而实现结构的优化设计。

在进行机械结构的模态分析时,我们还需要考虑其他因素的影响,如结构的阻尼特性和非线性特性。

阻尼特性是指在振动中能量损失的能力,常用的阻尼模型有比例阻尼和附加阻尼等。

非线性特性是指结构在受到较大振动幅度时,材料和连接方式等会发生变化,导致结构的刚度和动态特性发生改变。

这些因素的综合影响对于结构的动力学分析和优化具有重要意义。

总结起来,机械结构设计中的模态分析与优化是一项重要而复杂的任务。

机械模态分析研究综述

机械模态分析研究综述机械模态分析是一种用于研究机械结构振动特性的方法,并且可以确定机械系统的固有频率和模态形态。

它在工程领域中应用广泛,可以帮助设计师优化结构,提高系统的工作效率和可靠性。

本文将对机械模态分析的研究进行综述。

首先,机械模态分析的基本原理是通过对机械结构施加外部激励并测量其振动响应来确定其固有频率和模态形态。

一般来说,常用的模态分析方法包括频率响应法、模型法和子结构法。

频率响应法利用频域信号分析的方法,通过对结构施加不同频率的激励并测量其响应来计算结构的模态参数。

模型法则是通过建立机械结构的数学模型,在计算机上进行数值模拟,然后得到结构的振动模态参数。

子结构法则是将整个机械系统分解成若干个子结构,分别对每个子结构进行模态分析,然后再将各个子结构的模态参数组合起来得到整个系统的模态参数。

其次,机械模态分析在工程领域中有广泛的应用。

首先,它可以用于优化结构设计。

通过模态分析,设计师可以确定结构在不同模态下的振动特性,进而优化结构的设计,使结构达到更好的性能。

其次,它可以用于预测机械系统在工作中的振动响应,以便采取相应的措施来避免结构的共振现象。

此外,它还可以用于故障诊断和结构健康监测。

通过对机械结构的模态分析,可以判断结构是否存在缺陷或损伤,并及时采取修复或更换措施,以避免结构的失效。

然后,机械模态分析的研究方法不断发展与完善。

随着计算机技术的进步,有限元法被广泛应用于机械模态分析中。

有限元法能够更精确地建立机械结构的数学模型,并通过数值计算的方式确定其模态参数。

此外,还有许多新的模态分析方法被提出,如基于小波变换的模态分析方法、基于自适应滤波的模态分析方法等。

这些新的方法能够更好地处理信号的非线性和非平稳性,提高模态分析的准确性和可靠性。

最后,机械模态分析还存在一些挑战和问题需要进一步研究。

首先,机械结构往往是一个复杂的非线性系统,模态分析的结果可能受到多种因素的影响,如摩擦、非线性振动等。

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课程:模态分析学院:机电工程学院专业:机械设计理论学生姓名:李小丹班级/学号:研1301班2013020028机械模态分析技术发展综述【摘要】模态分析是研究机械结构动力特性的一种近代方法,是指通过计算或实验获得机构的固有频率、阻尼比和模态振型等模态参数的过程,是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。

本文对模态分析的发展历程,现状以及发展趋势进行了阐述。

【关键词】机械模态分析、数值计算方法、验的试验模态分析法、非线性模态0、前言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。

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。

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 、模态分析的概述模态分析的经典定义: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。

模态分析是近代研究结构动力特性的一种方法,是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。

模态分析不断完善和提高并成为一种热门分析手段。

模态分析技术的应用可归结为以下几个方面:1) 评价现有结构系统的动态特性;2) 在新产品设计中进行结构动态特性的预估和优化设计;3) 诊断及预报结构系统的故障;4) 控制结构的辐射噪声;5) 识别结构系统的载荷。

机器、建筑物、航天航空飞行器、船舶、汽车等的实际振动千姿百态、瞬息变化。

模态分析提供了研究各种实际结构振动的一条有效途径。

首先,将结构物在静止状态下进行人为激振,通过测量激振力与胯动响应并进行双通道快速傅里叶变换(FFT)分析,得到任意两点之间的机械导纳函数(传递函数)。

用模态分析理论通过对试验导纳函数的曲线拟合,识别出结构物的模态参数,从而建立起结构物的模态模型。

根据模态叠加原理,在已知各种载荷时间历程的情况下,就可以预言结构物的实际振动的响应历程或响应谱。

2 、模态分析的发展历程2.1、模态分析方法的发展历程模态分析起源于二十世纪三十年代的将机电进行比拟的机械阻抗技术,到现在经过几十年的发展有了突飞猛进的发展,其理论、方法等等都有了多方面的发展和完善。

总体来说机械模态分析分为以下几个阶段:阶段一(二十世纪三十年代),机械模态分析起源于这一时期。

早在20世纪30年代就有人根据机电比拟原理由电阻抗方法得出机械阻抗方法。

系统受激振动后的响应只与系统本身的动态特性和激振的性质有关,所以可用机械阻抗综合描述系统的动态特性,这就是机械阻抗方法的基本原理。

此法是一种理论和实验密切结合的方法。

模态分析就起源将机电进行比拟的机械阻抗技术。

但是受当时测试技术与计算机技术的限制,模态分析技术长期发展缓慢。

阶段二(二十世纪五十年代末),在这一时期对于模态分析有了一定的发展,但是仅限于离散的稳态正弦激励方法。

阶段三(二十世纪六十年代初),随着滤波技术和测试技术的发展,模态分析技术有了很大的发展,这一时期的特点是:一、“跟踪滤波器”大大节约了品相函数的测试时间;二、“四相测试仪”利用模态的正交性,实现了将相邻较近的模态分离;三、计算机模态参数识别的发展,即利用数值计算方法进行参数识。

阶段四(六十到七十年代中后期),20世纪60 年代中后期,在以快速傅里叶变换为代表的数字信号处理技术、参数识别方法以及小型计算机发展的基础上,模态分析方法应运而生,并迅速在航空、航天、机械、土木等工程领域获得了广泛的应用,从此模态析与参数辨识作为结构动力学中的一种逆问题分析方法并在工程实践中应用。

阶段五(七十年代至今)在这一时期模态分析有了很大的发展,模态分析的方法也多样化。

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。

近年来,模态分析不断完善和提高并成为一种热门分析手段。

2.2、模态分析在我国的发展在我国,由于"文化大革命"的影响,对这一技术的研究起步比国外落后了整整十年。

70年代中期在我国只有极少数学者在这方面进行一些探索。

到70年代后期,模态分析(当时称机械阻抗)这一概念才逐步被我国科技界所了解。

"文革"结束后,在这一领域中的研究如雨后春笋般地展开。

经过二十余年的奋起直追,到目前为止模态分析技术已在我国各个工程领域中广泛应用,成为一种解决工程问题的重要手段。

在这二十余年的发展中,模态分析与试验学会所组织的全国性的学术交流活动起着重要作用。

第一届学术交流会(当时称机械阻抗与参数识别)是1978年在西安召开的,虽然参加的人数较少,但这是一次介绍新技术的学习会议,它对促进我国模态分析的发展起着重要作用。

此后陆续召开了九届届全国模态分析与试验学术交流会。

这几次会议对模态分析的研究工作起着重要作用。

1985年第四届全国会议上成立了中国模态分析与试验研究会,这一全国性学术组织的成立大大促进了模态分析技术在我国的发展,并对中国振动工程学会的成立起到促进作用。

1986年中国振动工程学会正式成立后,模态分析与试验研究会并入中国振动工程学会作为它的一个下属专业分会,并正式改名为中国振动工程学会模态分析与试验专业委员会。

2002年4月经民主选举,产生了第四届专业委员会及常务委员会,在新形势下组织、指导有关学术研究工作。

同年12月在北京召开了第十届学术会议,与会代表宣读的论文大部分涉及模态分析理论在工程中的应用,鉴于我国国民经济新形势与新发展,会议决定加强模态分析技术在工程中的应用将是今后、特别是近期内主要方向。

几十年来,经过工程技术人员的不懈努力,模态分析技术已趋于成熟,但在工程应用方面还有不少工作要做,例如:对复杂构件空间模态的测量与分析,频响函数的耦合、高频模态的检测、抗噪声干扰等方面的研究需进一步开展3、模态分析的发展现状及展望模态分析与参数辨识作为结构动力学中的一种逆问题分析方法并在工程实践中应用是从60年代中、至今已有近四十年的历史了。

这一技术首先在航空、宇航及汽车工业中开始发展。

由于电子技术、信号处理技术与设备的发展,到80年代末这项技术已成为工程中解决结构动态性能分析、振动与噪声控制、故障诊断等问题的重要工具。

目前这一技术已渐趋成熟。

尽管我国在模态分析领域里的研究工作起步较晚,但二十余年来的发展还是十分迅速。

在理论与方法的研究上我国目前已接近国际先进水平,从历届国际模态分析会议(IMAC)上所发表的论文数量来看,我国已进入"大国"的行列,在工程应用方面模态分析已渗透到我国各个工程领域,并取得了不少成就。

例如,某型火箭全装置的实物模态试验保证了火箭的准确发射与导航,防止了发射的失败;模态分析与参数识别技术曾被成功地用于解决某型航空发动机的严重振动故障,取得重大经济及社会效益;某型鱼雷全装置实物水下模态试验为鱼雷的振动与噪声控制确保导航性能提供了技术依据;远东第一高塔的上海东方明珠电视塔的振动模态试验,为高塔的抗风抗地震安全性设计提供了技术依据;目前世界上跨度第一的斜拉索杨浦大桥的振动试验对大桥抗风振动的安全性分析与故障诊断提供了技术依据;建立在模态分析技术上的桩基断裂检测技术已在高层建筑施工中广泛应用,提高了桩基的质量,确保高层建筑的安全;……等等,这些成就不胜枚举。

总之,二十余年的发展是迅速的,成就是显著的,回顾这一发展过程和取得的成就,可更激励我们朝着新的目标奋发前进。

模态分析技术发展到今天已趋成熟,特别是线性模态理论方面的研究已日臻完善,但在工程应用方面还有不少工作可做。

首先是如何提高模态分析的精度,扩大应用范围。

增加模态分析的信息量是提高分析精度的关键,单靠增加传感器的测点数目很难实现,目前提出的一种激光扫描方法是大大增加测点数的有效办法,测点数目的增加随之而来的是增大数据采集与分析系统的容量及提高分析处理速度,在测试方法、数据采集与分析方面还有不少研究工作可做。

对复杂结构空间模态的测量分析、频响函数的耦合、高频模态检测、抗噪声干扰……等等方面的研究尚需进一步开展。

模态分析当前的一个重要发展趋势是由线性向非线性问题方向发展。

非线性模态的概念早在1960年就由Rosenberg提出,虽有不少学者对非线性模态理论进行了研究,但由于非线性问题本身的复杂性及当时工程实践中的非线性问题并引引起重视,非线性模态分析的发展受到限制。

近年来在工程中的非线性问题日益突出,因此非线性模态分析亦日益受到人们的重视。

最近已逐步形成了所谓非线性模态动力学。

关于非线性模态的正交性、解耦性、稳定性、模态的分叉、渗透等问题是当前研究的重点。

在非线性建模理论与参数辨识方面的研究工作亦是当今研究的热点。

非线性系统物理参数的识别、载荷识别方面的研究亦已开始。

展望未来,模态分析与试验技术仍将以新的速度,新的内容向前发展。

4、结束语模态分析的方法是目前研究结构动力学特性的两大方法,已经成为解决现代复杂结构态特性设计的相辅相成的重要手段。

经过几十年来的发展,经过工程技术人员的不懈努力,模态分析技术已趋于成熟,并在实际的工程实践中得到了应用。

例如在航天、机械、建筑等方面解决了许多问题。

近年来,模态分析不断完善和提高并成为一种热门分析手段。

但也有许多问题需要解决,例如如何提高模态分析的精度、高频模态检测、抗噪声干扰等等方面。

相信随着科学理论的发展,科研人员和工程技术人员的努力模态分析技术会取得新的发展。

5、参考文献(1)龙英,滕召金,赵福水,有限元模态分析现状与发展趋势【J】;湖南农机2009,36(4):28(2)王彤,张令弥,运行模态分析的频域空间域分解法及其应用【J】;航空学报,2006,27(1):62(3)孙敬敬,机械结构的模态分析方法研究综述,科技信息,2014(3):80 (4)梁君,赵登峰,模态分析方法综述,现代制造工程,2006(8):139-141 (5)陈东弟,向家伟,运行模态分析方法综述,桂林电子科技大学学报,2010(6)刘义,许志沛,机械设计中基于有限元方法的模态分析,机械,2003(7)黄捷,季忠, 机械结构实验模态分析及典型应用,中国测试,2010(8) 段虎明, 实验模态分析的前端信号精度研究及虚拟式模态分析仪的研制,重庆:重庆大学,2008(9)傅志方,华宏星- 模态分析理论与应用,上海:上海交通大学出版社,2000(10) Heylen WLammens S,Sas p.实验模态分析理论与试验[M]白化同,郭继忠译, 北京:北京理工大学出版社,2001(11)李德葆,陆秋海-,实验模态分析及其应用9, 北京:科学出版社,2001。

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