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如何在试验中获取系统模态:两种基本思路

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发表于 2017-9-29 09:02 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  一般,所有的模态都可以通过固有频率、模态质量、模态阻尼、模态刚度及模态形状5个参数来刻画,那么,该如何在试验中获得模态呢?或者说在试验中该如何提取模态参数呢?

  思路1:从纯模态中提取

  如何分离出振动的“纯模态”(使结构按某一阶固有振型振动,而不含其它振型)?

  1、当结构处于纯模态振动时,弹性力和惯性力平衡;激振力与阻尼力平衡,即只要做到激振力分布和阻尼力大小相等、方向相反就行,称为调力法,但该方法实际操作起来较难。

  2、最简单的近似情况是当结构的各阶固有频率相差较大,而阻尼又较小的情况。这时,可以认为,以某一固有频率激振时,该阶固有模态在响应中占主导地位,在一定误差范围内即可当作纯模态响应来看待。这一情况使识别工作可以化为一个一个的单自由度系统来进行,思路清楚,方法直观,易于理解。对于所谓“密集模态”情况,即某些固有频率接近时,要想得到“纯模态”,则须要采用多点激振,利用“力的分配”达到激振力分布和阻尼力大小相等方向相反,使结构只产生某个指定的模态响应。

  思路2:从频响函数中提取

  系统输出与输入的傅立叶变换之比称为频响函数,例如,下面车辆模型中,输入用F表示(垂直和水平载荷),输出用X表示,那么频响函数H可以表示为:

1.png

  其矩阵形式可以表示为
2.png
  矩阵中任意一行一列表示“模态”全部参数
3.png
       当然,这样获得的并非全部的模态参数,仅为有限个离散的点(如下图所示),最后还要通过“曲线拟合”来获得全部模态参数。
4.png

来源:整理自《实验模态分析方法与应用概论》

作者:姜节胜 西北工业大学振动工程研究所

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发表于 2017-9-29 16:03 | 显示全部楼层
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