机械结构模态分析综合实验答

a·机械结构模态分析综合实验
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实验过程（一）
——简支梁模态分析
约束形式
为了近似简支梁自由状态，因此采用实验平台将整个梁两端固定起来。
激励形式
梁尺寸较小，采用激 励锤能量足够。
a·机械结构模态分析综合实验
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实验结果与分析
——（电涡流传感器）
a·机械结构模态分析综合实验
14
机械振动系统固有频率测量结果
a·机械结构模态分析综合实验
26
·
拟 合 图 像
振 型 归 一
a·机械结构模态分析综合实验
振型归一结果
模态参数
第一阶
第二阶
第三阶
第四阶
频率（Hz）
23.257
112.618
289.966
555.312
模态质量
1.466
2.329
8.019
19.96
模态刚度
31300
1166000
26620000
243000000
阻尼/阻尼比（%） 0.2642/0.181 9.494/1.342 13.19/0.724 7.388/0.210
优化设计； 诊断及预报结构系统的故障； 控制结构的辐射噪声； 识别结构系统的载荷。
a·机械结构模态分析综合实验
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实验任务
结构动力学问题，包括激励、结构本身（包含描述其特性的各种参数）和响应三要 素。按控制理论的说法，称之为输入、系统和输出。
针对机械结构（简支梁、圆盘）的固有模态进行分析 了解几种常用的结构动态特性激励方法 掌握脉冲激振下机械结构固有模态的测试系统设计 测试系统搭建、数据采集及信号分析方法和技术
1969000
21570000
186100000
阻尼/阻尼比（%） 1.715/1.167 4.080/0.577 14.14/0.777 7.830/0.225
a·机械结构模态分析综合实验
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·
拟 合 图 像
振 型 归 一
a·机械结构模态分析综合实验
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实验结果与分析
——（压电式传感器）
a·机械结构模态分析综合实验
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实验仪器与建模
a·机械结构模态分析综合实验
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测量点选择与激励选择
由于梁在y、z方向和 x方向尺寸相差较大，所以，可以将梁简化为杆件，只需在x方向 顺序布置若干敲击点即可。敲击点的数目要根据测量的模态阶数来定，一般情况下， 敲击点数目要多于所要测量的阶数。选取拾振点时要尽量避免将拾振点放置在所要测 量的模态振型的节点上。
力锤
力传感器
振动传感器
测试系统框图
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实验结果与分析
——（电涡流传感器）
a·机械结构模态分析综合实验
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机械振动系统固有频率测量结果
质量归一结果
模态参数
第一阶
第二阶
第三阶
第四阶
频率（Hz）
23.257
112.618
289.966
555.312
模态质量
1.0
1.0
1.0
机机械械工结程测构试固技有术模态分析综合实验
西安交通大学 机械36班 实验小组成员 ：申湾舟 2130101125
张静雯 2130101126 姚天鸷 2130101144 钟鸣亮 2130101148 朱锦涛 2130505144
1
·概述·
a·机械结构模态分析综合实验
2
模态分析应用
评价现有结构系统的动态特性； 在新产品设计中进行结构动态特性的预估和
质量归一结果
模态参数
第一阶
第二阶
第三阶
第四阶
频率（Hz）
23.396
112.612
289.438
554.576
模态质量
1.0
1.0
1.0
1.0
模态刚度
21610
500600
3307000
12140000
阻尼/阻尼比（%） 1.715/1.167 4.080/0.577 14.14/0.777 7.830/0.225
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机械振动系统固有频率测量结果
质量归一结果
模态参数
第一阶
第二阶
第三阶
第四阶
频率（Hz）
43.289
164.768
371.268
630.970
模态质量
1.0
1.0
1.0
1.0
模态刚度
73981
1071800
5441700
15717000
阻尼/阻尼比（%） 20.756/7.631 78.24/0.801 78.240/3.354 14.003/0.353
避免混叠现象出现，采用截止特性陡峭的低通滤波器，滤除所有高于1/2采样频率的高 频分量。
泄露的减小
选择合适的窗函数可以减小采样时段边界的不连续性，迫使信号变成周期的，从而减 小泄漏。
窗函数选择，同时要兼顾好的幅值估计和频率分辨率。
谱相关函数
在反共振点附近，由于响应很小，信噪比相对降低，相干函数将下降。
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·
拟 合 图 像
质 量 归 一
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实验过程（二）
——等强度梁模态分析
约束形式
为了近似等强度梁自由状态，因此采用实验平台将整个梁两端固定起来。
信号采集器
电荷放大器
电荷放大器
计算机系统及分析 软件
简支梁
激励形式
梁尺寸较小，采用激 励锤能量足够。
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实验目的
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实验仪器与实验环境条件
仪器准备 INV1601B 型振动教学实验仪 INV1601T 型振动教学实验台
加速度传感器 MSC-1力锤 软件配置
INV1601 型 DASP 软件。
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实验设计
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a·机械结构模态分析综合实验
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·
拟 合 图 像
质 量 归 一
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机械振动系统固有频率测量结果
振型归一结果
模态参数
第百度文库阶
第二阶
第三阶
第四阶
频率（Hz）
23.396
112.612
289.438
554.576
模态质量
1.890
3.932
6.522
15.33
模态刚度
40350
周期激励，瞬态激励，和随机激励。理论上均可求解出传递函数。然而周期激励包含 幅值和相位两个个量，求解较复杂，所以我们选择同样能完成实验目标的瞬态激励， 力锤激励。
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激励源、激励方式
a·机械结构模态分析综合实验
10
响应分析
a·机械结构模态分析综合实验
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性能优化
混叠现象防止
1.0
模态刚度
21350
500700
3319000
12170000
阻尼/阻尼比（%） 0.2642/0.181 9.494/1.342 13.19/0.724 7.388/0.210
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拟 合 图 像
质 量 归 一
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机械振动系统固有频率测量结果