模態試驗
關注創建者：飛魚866 創建時間：2016-01-12
模態試驗的視頻教程
Sim V&Ver Vibrant 動力學模型修正課程培訓
課程主要包括以下內容： 1、動力學模型修正整簡單模型案例操作展示 2、模態分析文件獲?。╝nsys/nastran/abaqus模態分析文件） 3、模態試驗數據獲?。↙MS/B&K/ME'scope/東方所/南京安正等模態測試軟件模態文件導出） 4、有限元模型及試驗模型數據導入及分析 5、仿真-試驗模型相關性分析 6、參數靈敏度分析 7、動力學模型修正 8、模態預試驗分析
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模態測試與分析；力錘和激勵器法
模態測試與分析；力錘和激勵器法 適用人群：從事模態測試與分析的技術和管理人員、從事結構動力學分析與仿真的技術和管理人員等 模態測試與分析；力錘和激勵器法【已結束】 直播時間：2021-04-20 14:00 培訓內容 · 試驗模態分析總覽 · 如何進行力錘法和激振器法模態試驗 · 激勵技術
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振動與結構動力學測試
振動與結構動力學測試 培訓內容 1.結構動力學簡介 2.工作變形分析(Operating Deflection Shapes, ODS) 3.試驗模態分析(Experimental Modal Analysis, EMA) 4.工作模態分析(Operating Modal Analysis, OMA) 5.模型相關性分析(Model Correlation)
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模態試驗的實例教程
從以上的理論計算和試驗分析結果可知，第二階試驗模態則沒有在試驗中測出，分析其原因，由于在試驗過程中，車架的前后方向通過充氣輪胎內胎進行支撐，由于車架較重，導致支撐輪胎的外邊緣向上翻起，限制了車架的橫向自由度，其次是實驗數據的測試處理誤差造成的。除了第二階模態沒有測試出來之外，其它幾階理論與試驗模態是一致的。使用OptiStruct求解器得出的理論模態頻率與試驗模態頻率的誤差在10%以內，計算精度較高，完全滿足工程設計的需求。車架有限元模型可以用來做進一步的計算分析，分析車輛的力學特性，為設計提供理論依據。
5 參考文獻
[1] 馬天飛，王登峰，劉文平.重型商用車駕駛室白車身的模態分析與試驗研究.汽車工程，2009，（VO1.31)NO.7.
[2] 高云凱.汽車車身結構分析.北京理工大學出版社，2006.
展開 摘 要：本文在有限元軟件HyperWorks中建立了車架的有限元模型，并通過OptiStruc求解器進行模態計算，將理論模態分析結果與試驗模態分析結果進行了對比，對比結果證明了理論分析和試驗分析基本一致，說明有限元模型是正確合理的，是對車架進一步進行理論計算的基礎。
關鍵詞：HyperWorks 車架 模態分析有限元
1 前言
重型汽車車架是一個無限多自由度的振動系統，在外界的時變激勵下將產生振動。當外界激振頻率與系統的固有頻率接近時，將產生共振。共振將會使得乘員感覺不舒服，帶來噪聲和早期疲勞破壞。因此，合理的車架模態對提高整車的整車的可靠性和NVH性能等有十分重要的意義。在汽車產品設計開發過程中，預先掌握所設計產品的動態特性，使所設計的產品滿足動態特性要求，對車輛的動態特性是非常重要的。可以從兩個方面獲得產品結構的固有振動頻率和振型，一種方法是通過試驗的方法，對樣車進行模態試驗，識別出結構的各階模態頻率和振型，另一種方法是通過理論分析計算，分析計算出結構的各階模態和振型。試驗方法的局限性是必須在設計樣車制造出來之后，才能進行試驗分析。通過對實際樣車的試驗分析，得出產品的基本動態特性，如果不能滿足設計需求，需要重新設計，然后再生產樣車試驗。如此往復多次，才能得到一個較為滿意的產品。但是產品開發周期長費用高，不能夠迅速推出產品，占領市場，對企業發展不利。理論計算分析則可以在設計的初始階段，不需要生產樣車，通過計算分析就能夠得到產品的各項動態性能指標，這樣就很大程度上節省開發費用，并縮短研發周期。
本文利用有限元方法，采用HyperWorks軟件離散并建立了重型汽車車架的有限元模型，利用求解器計算，得出了車架的前十階自由模態頻率和振型，并和試驗模態進行了對比。
展開 share一點資料，東方所的模態分析軟件使用說明及分析實例，雖然是針對其產品的說明，但也有相當的參考價值：里面包括了完整的模態分析試驗步驟以及模態試驗時測點、激勵點的選擇原則等，希望對大家有點幫助
206973-modal.zip
來自Agilent Technologies的The Fundamentals of Modal Testing，也對模態試驗很有參考價值
207867-TheFundamentalsofModalTesting.pdf
進行顫振分析時，需要通過模態測試分析精確獲得尾舵結構在顫振中起重要作用的頻率范圍內的每一階固有頻率、結構阻尼和振型等參數。
PART.3
模態測試試驗分析
尾舵系統的模態參數是有限元模型修改、顫振特性分析及氣動伺服彈性分析的依據，如何獲得準確有效的模態參數，提高試驗效率和精度，是飛行器尾舵顫振分析中的關鍵問題。
圖3 尾舵有限元模型某階模態振型
01
模態分析試驗的種類
數值模態分析：有限元仿真，提高產品研發效率，但是往往需要試驗模態分析驗證結果和修正模型。
試驗模態分析：用試驗的方法直接獲取結構的模態參數，真實的材料屬性、邊界條件，是模態參數準確性的衡量標準。
運行模態分析：相較于試驗模態分析，往往應用于不容易激勵的大型結構，如橋梁、大樓等。
展開 試驗案例
為防止定子線棒在運行過程中因松動造成絕緣磨損等問題，在停機檢修期間需要對繞組端部松動和磨損進行外觀檢查以及相應的振動特性試驗工作，其中就包括定子端部繞組的模態試驗。
本次試驗對象為350MW、額定轉速為3000rpm的汽輪發電機定子繞組端部，繞組端部是一個結構復雜、質量和剛度都分散的分布參數非線性彈性系統，不同部位有各自不同的局部多階模態，既相互影響又存在整體的共振效應。定子繞組端部模態試驗是通過測定整體的振型、頻率，以判定發電機在運行時是否會發生共振危害。
汽輪發電機參數
在定子繞組端部相同內徑的部位布置測點，每隔兩個線棒布置一個測點，繞組端部的鼻端布置共計27個測點，如下圖所示。
建立27個自由度，測試徑向響應，分別在結點4、6、12、17、22、26粘貼加速度傳感器作為參考點
發電機定子繞組端部模態試驗現場
試驗采用錘擊法（寬帶隨機激勵）進行測試，即移動力錘激振，多點響應的方法。
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模態試驗的最新內容
成功案例丨汽車塑料尾門模態分析優化及對標11個月前
因此，為了準確測得塑料尾門一階整體模態，主機廠采用將塑料尾門搭載至整車上進行模態試驗，這樣試驗結果則更為可靠。由于試驗涉及整車圖片，存在一定保密性，因此，無法展示試驗過程，試驗結果如圖10所示：
圖10 一階整體模態試驗結果
由圖10可以看出，塑料尾門一階總成模態為27.1Hz，高于目標值≥27Hz，滿足要求。
某器件電路板的模型修正11個月前
結構的試驗模態分析（Experimental Modal Analysis, EMA）基于實際結構的測試數據，避免了理論分析中的許多簡化假設。特別是自二十世紀六十年代以來，試驗模態分析技術取得了顯著進展。高速計算機的出現和快速傅里葉變換（FFT）算法的應用，使得試驗數據處理技術煥然一新，模態測試精度得到了大幅提升。與有限元分析結果相比，試驗模態分析結果具有更高的可信度。
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征文細則
征文內容主題范圍（可涵蓋但不局限于）
應變、力學、扭矩、聲學、振動與沖擊測量
電力驅動和能效管理
汽車、高速列車、船舶、飛機等運載工具的振動與噪聲控制、應力測量與分析
環境振動與環境噪聲
工程信號處理與故障診斷
工作變形分析、試驗模態分析
會議簡介
為增進雙方的相互了解，并向國內工程技術人員與研發決策者介紹漢航在高精度數據采集硬件、動態信號測量分析、旋轉機械特征信號測量分析、模態試驗、聲學相機聲源定位、振動控制、發動機葉片高周疲勞、聲學控制、試驗與仿真相關性分析及模型修正、車輛NVH測試及性能測試、車輛制動噪聲測試、車輛換擋性能測試等方面的最新產品和技術，漢航將在下述城市舉辦為期半天的產品技術交流會。
這就要求在進行模態試驗數據采集時，要特別注意支承方式、激勵方式、激勵點的選擇，以及測點的布置等影響模態分析結果的因素；保證采集的數據真實反映白車身的特性。運用各種參數識別方法提取模態參數，并且通過相互校核，保證獲取的參數能準確反映白車身的動態特性。結合研究目的，為進一步的分析和修改奠定基礎。
模態相關性分析通過計算試驗與有限元模態頻率存在的偏差和振型之間的匹配程度，來量化有限元建模誤差，從而達到檢查有限元計算結果的優劣。
H18硬件具有多種用途，它不僅支持NTS.LAB VCS振動控制軟件，用于產品的可靠性試驗，也支持NTS.LAB DSA 數據采集系統，用于實時FFT分析和通程時域數據采集、模態試驗分析、旋轉機械試驗、聲學測量以及振動狀態監測。
H18振動控制儀不但具備動態信號分析中最廣泛應用的全部硬件功能，還具有通道擴展性，可通過多臺H18級聯實現輸入、輸出通道的擴容。
模態分析與試驗是其中關鍵技術之一，通過模態試驗分析，得到產品結構的模態參數，可為結構設計部門進行結構系統的振動特性分析、結構動力特性優化設計和修改提供準確的參數依據和方向。
輪轂是汽車運動的重要部件，在行駛過程中，承受來自路面不同幅值、不同頻率的激勵以及動力系統傳遞到輪轂的各種激勵，從而引起輪轂不同形態的變形。
圖3 階次數據提取
將提取出的第一階振動數據作為輸入數據進行OMA分析，即可得到剔除諧波干擾的準確模態試驗結果。
圖4 極點計算結果（最小二乘復頻域法）
圖5 模態振型結果
04
總結
本文介紹了階次模態分析方法的發展過程和基本原理，并使用漢航NTS.LAB測試分析系統中的階次模態分析模塊進行了案例分析。
我們一直沒找到單面加水的矩形板的模態理論值或者試驗值，雖然我們的基頻結果更接近Abaqus，但實際使用模態分析的時候，用戶更關心的是和Nastran的對標，只可惜一致沒找到Nastran的MFluid的后臺真實的理論修正方法，如果你恰好也做過基于虛擬質量的濕模態，可以嘗試一下這個算例結果，或者下載我們的軟件對比一下，看看是不是也是這種情況，有問題我們可以一起校核。
