實驗模態分析的理論基礎(模態參數估計)

作者介紹  力學碩士,有七年的結構有限元分析經驗和四年NVH經驗。微信  leslie_wj 

1 實驗模態分析的四個假設:

01 線性假設:結構動力特性是線性的。

02 時不變假設:結構的動力特性不隨時間改變。

03 互異性假設:輸入和輸出互換,結果相同。

04 可測量假設:需要的數據都是可以測量的。

筆者認為,有沒有這四種假設,模態實驗交代下來了,還是得做。

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2 實驗模態分析的模態參數估計方法。

實驗模態分析的理論基礎(模態參數估計)的圖1

01 參數擬合可分為時域法和頻域法。時域法適合小阻尼系統,頻域法可用于大阻尼系統。測試數據質量不高,可以嘗試時域法。

02 參數擬合可分為多自由度法和單自由度法。單自由度法在關心頻帶內只識別出一階模態。

03 參數擬合可分為整體法和局部法兩類。整體法用所有的測試數據擬合出極點,局部法用每一個測試數據單獨擬合出極點。

3 模態指示工具

在實際的模態實驗中,搭建測試系統和采集測試數據,固然是非常重要的兩步,但這兩個步驟,可以不涉及理論,也能做好要做的。實驗模態分析的第三步,識別系統的極點,要掌握好這一步就沒那么簡單了。在這一步中,一般軟件都會提供模態指示工具,筆者將這些指示工具分為兩類:

01模態指示函數:MMIF; NMIF; CMIF; PMIF;每個函數都有不同的計算方法,一般一組數據會算出一個指示函數,而不是每一個數據。

02穩態圖:極其常見和重要的指示工具。該工具的基本原理是,不斷的增加擬合多項式的階數,對比當前階擬合和前一階擬合的差別,根據軟件或者分析者設置的差別等級進行評級,分為模態參數穩定,模態頻率穩定,模態向量穩定,模態頻率和模態阻尼穩定四個級別。顧名思義,穩態圖,就是隨著擬合階數的增加,模態參數進入穩態的表現。

4 筆者建議

01 測試系統硬件好,測試才好。靠錢。

02 測試布點合理,操作合規,測試才好。靠操作者的經驗和理論。

03 測試軟件算法好,分析才會好。靠錢。

04 測試人員對軟件算法有足夠了解,分析才能做好。靠操作者的理論和經驗。

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