振動(dòng)系統(tǒng)的模態(tài)分析

1、理論力學(xué)振動(dòng)系統(tǒng)模態(tài)分析實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? 了解數(shù)字化測(cè)試技術(shù)的原理和做法。學(xué)習(xí)模態(tài)分析原理。學(xué)會(huì)用“錘擊發(fā)”測(cè)量振動(dòng)系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)與振型二實(shí)驗(yàn)儀器：MSC-1型彈性力錘。Yj9A壓電加速度傳感器。Zj-601A型震動(dòng)教學(xué)試驗(yàn)儀。三實(shí)驗(yàn)裝置示意圖：力捶傳感器住感器v被測(cè)對(duì)象）簡(jiǎn)支梁匚電荷放大器二接口箱匚計(jì)算機(jī)采集分析系統(tǒng)四、實(shí)驗(yàn)原理：本實(shí)驗(yàn)測(cè)試對(duì)象是彈性梁。實(shí)驗(yàn)步驟與原理是：由力錘錘擊被測(cè)物體，錘體內(nèi)的力傳 感器與被測(cè)物體上的加速度計(jì)同時(shí)記錄下脈沖激勵(lì)與被測(cè)物體的響應(yīng)，震動(dòng)教學(xué)試驗(yàn)儀放大并轉(zhuǎn)化為電壓，經(jīng)接口箱，傳入計(jì)算機(jī)的采集分析系統(tǒng)記錄。數(shù)據(jù)采集完畢后，動(dòng)用分析系統(tǒng)，首先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞函數(shù)分析

2、，然后，進(jìn)入模態(tài)分析，根據(jù)振動(dòng)理論，分析系統(tǒng)在確定階數(shù)后， 進(jìn)行質(zhì)量或振型歸一，自動(dòng)生成分析結(jié)果并可以生成振動(dòng)的動(dòng)畫(huà)顯示，各階頻率、模態(tài)質(zhì)量、模態(tài)剛 度、模態(tài)阻尼比同時(shí)列出。五、實(shí)驗(yàn)步驟：準(zhǔn)備工作：先將梁分畫(huà)成所需的單元格，節(jié)點(diǎn)編號(hào)，將加速度計(jì)固定在梁的五 分之二處（避免放在節(jié)點(diǎn)處）。設(shè)備連接：將力錘與加速度計(jì)與電荷放大器連接，按力錘與加速度計(jì)的靈 敏度分別調(diào)好電荷放大器上的旋鈕，并選好相應(yīng)的濾波上限開(kāi)關(guān)。再將二信號(hào)輸 出端與接口箱相應(yīng)頻道相連。進(jìn)入計(jì)算機(jī)采集分析系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置部分，設(shè)定實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)與各頻道單位。進(jìn)入計(jì)算機(jī)采集分析系統(tǒng)菜單中模態(tài)分析部分，畫(huà)出被測(cè)對(duì)象的幾何圖形及 節(jié)點(diǎn)號(hào)，給出約束條件

3、。進(jìn)入計(jì)算機(jī)采集分析系統(tǒng)的信號(hào)采集部分，開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。對(duì)17個(gè)測(cè)試位置依次進(jìn)行敲擊，沒(méi)一個(gè)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行三次。以減小誤差。調(diào)用采集的數(shù)據(jù)，打開(kāi)分析界面，調(diào)入波形。進(jìn)行函數(shù)分析，模態(tài)擬合。振型編輯，質(zhì)量歸一，至此分析完畢，顯示動(dòng)畫(huà)9輸出數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果，保存動(dòng)畫(huà)截圖六實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算結(jié)果及截圖工程信息：名稱(chēng)：ABC1# 日期：2013-11-18時(shí)間：13:58:54擬合方法：復(fù)模態(tài)單自由度響應(yīng)類(lèi)型：加速度長(zhǎng) 680mm寬 50mm高8mm幾何結(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)設(shè)置：Cmm MSE ABCI* I 尊粉 15 f I 等位.L l 等伸 H I 簇7 1.45 J I O 圖(1)模態(tài)兒何結(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)分布圖模態(tài)頻率和

4、阻尼：表1：模態(tài)頻率和阻尼階數(shù)頻率(Hz)阻尼()152.816,5.5432172.747,0.2333382.623,0.153心：F 知率:血上 FS ?i?它比:D-fl 233%Mha 徊率;Him F=382E3 廁尼比：*=0.163%coinv底msrg， 領(lǐng)卒冷mF= 1025,228園足比：比54. 斯司F-facl-七.結(jié)果分析及討論1實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析目的是測(cè)量系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)，即共振頻率，阻尼系數(shù)和模態(tài)矩陣。這些參數(shù)描述了系統(tǒng)的振動(dòng)特性。實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析主要是通過(guò)模態(tài)實(shí)驗(yàn)，測(cè)量系統(tǒng)的 振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)，或同時(shí)測(cè)量系統(tǒng)的激勵(lì)信號(hào)、響應(yīng)信號(hào)，從測(cè)量到的信號(hào)中，識(shí)別 描述系統(tǒng)動(dòng)力特征的有關(guān)

5、參數(shù)。模態(tài)分析系統(tǒng)一般由三部分組成：激振系統(tǒng)：使得系統(tǒng)振動(dòng)。測(cè)量系統(tǒng)：用傳感器測(cè)量實(shí)驗(yàn)對(duì)象的各主要部位上的位移、速度或加速度振動(dòng)信 號(hào)。分析系統(tǒng)：將采集到的激勵(lì)信號(hào)和響應(yīng)信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換記錄到計(jì)算機(jī)中，用軟 件系統(tǒng)識(shí)別振動(dòng)系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)。根據(jù)數(shù)據(jù)表格可以得出，震動(dòng)頻率隨著階數(shù)的增加為指數(shù)增長(zhǎng)。鋼體震動(dòng)周期數(shù)目成遞增趨勢(shì)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行模態(tài)分析所得結(jié)果，在圖1中有明顯的誤差，圖形及所測(cè)得頻率都和預(yù)計(jì)有很大不同，該誤差可能是敲擊梁的位置發(fā)生了 偏差所導(dǎo)致或者是按力錘的金屬部分接觸梁從而導(dǎo)致受力不均產(chǎn)生的誤差。八、注意事項(xiàng)：進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置時(shí)，一定要修改實(shí)驗(yàn)名，數(shù)據(jù)路徑和結(jié)果路徑以及采樣類(lèi)型，單位類(lèi)型和輸入類(lèi)型。每組的實(shí)驗(yàn)名各不相同。在采樣時(shí)，要檢查同名文件。確認(rèn)之后，小力錘在敲擊點(diǎn)處敲擊。觸發(fā)脈沖動(dòng)作要快。同時(shí)每次采樣完畢