錘擊法模態(tài)實(shí)驗(yàn)

1、錘擊法簡(jiǎn)支梁模態(tài)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、測(cè)定直桿模態(tài)參數(shù)；2、模態(tài)分析原理及測(cè)試分析方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器安裝示意圖三、實(shí)驗(yàn)原理1、模態(tài)分析方法模態(tài)分析方法是把復(fù)雜的實(shí)際結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化成模態(tài)模型，來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)的參數(shù)識(shí)別（系統(tǒng)識(shí)別），從而大大地簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的數(shù)學(xué)運(yùn)算。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得實(shí)際響應(yīng)來(lái)尋求相應(yīng)的模型或調(diào)整預(yù)想的模型參數(shù)，使其成為實(shí)際結(jié)構(gòu)的最佳描述?？梢杂糜谡駝?dòng)測(cè)量和結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析?？蓽y(cè)得比較精確的固有頻率、模態(tài)振型、模態(tài)阻尼、模態(tài)質(zhì)量和模態(tài)剛度?？捎媚B(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果去指導(dǎo)有限元理論模型的修正，使計(jì)算機(jī)模型更趨于完善和合理。2、模態(tài)分析基本原理（略）3、模態(tài)分析方法和測(cè)試過(guò)程（1）激勵(lì)方法為進(jìn)行模態(tài)分析，首先要測(cè)得

2、激振力及相應(yīng)的響應(yīng)信號(hào)，進(jìn)行傳遞函數(shù)分析。然后建立結(jié)構(gòu)模型，采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行模態(tài)擬合，得到各階模態(tài)參數(shù)和相應(yīng)的模態(tài)振型動(dòng)畫，形象地描述出系統(tǒng)的振動(dòng)型態(tài)。根據(jù)模態(tài)分析的原理，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，在結(jié)構(gòu)較為輕小，阻尼不大的情況下，常用錘擊法激振，即單擊拾振法。（2）結(jié)構(gòu)安裝方式在測(cè)試中使結(jié)構(gòu)系統(tǒng)處于什么狀態(tài)，是試驗(yàn)準(zhǔn)備工作的一個(gè)重要方面。本實(shí)驗(yàn)使試件處于自由狀態(tài)。即使試驗(yàn)對(duì)象在任一坐標(biāo)上都不與地面相連接，自由地懸浮在空中。如放在很軟的泡沫塑料上或用很長(zhǎng)的柔索將結(jié)構(gòu)吊起而在水平方向激振，可認(rèn)為在水平方向處于自由狀態(tài)。如果在我們所關(guān)心的是實(shí)際情況支承條件下的模態(tài)，這時(shí)，可在實(shí)際支承條件下進(jìn)行試驗(yàn)，放在很軟的

3、泡沫上。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備DH132型壓電式加速度傳感器DH5923動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析儀LC13F02型力錘DHDAS制分析軟件五、實(shí)驗(yàn)步驟橫梁如圖下圖所示，長(zhǎng)（x向）500mm寬（y向）40mm,欲使用多點(diǎn)敲擊、單點(diǎn)響應(yīng)方法做其z方向的振動(dòng)模態(tài)，可按以下步驟進(jìn)行。（1）測(cè)點(diǎn)的確定此梁在y、z方向尺寸和x方向（尺寸）相差較大，可以簡(jiǎn)化為桿件，所以只需在x方向順序布置若干敲擊點(diǎn)即可（采用多點(diǎn)敲擊、單點(diǎn)響應(yīng)方法），敲擊點(diǎn)的數(shù)目視要得到的模態(tài)的階數(shù)而定，敲擊點(diǎn)數(shù)目要多于所要求的階數(shù)，得出的高階模態(tài)結(jié)果才可信。實(shí)驗(yàn)中x方向把梁分成十六等份，即可布十七個(gè)測(cè)點(diǎn)。選取拾振點(diǎn)時(shí)要避免使拾振點(diǎn)在模態(tài)振型的節(jié)點(diǎn)上，此處取

4、拾振點(diǎn)在六號(hào)點(diǎn)處。（2）儀器連接儀器連接下圖所示，其中力錘上的力傳感器接動(dòng)態(tài)采集分析儀的第一通道（即振動(dòng)測(cè)量通道），壓電加速度傳感器接第二通道（振動(dòng)測(cè)試通道）(3)打開儀器電源，啟動(dòng)DHDAS200找制分析軟件，選擇分析/頻響函數(shù)分析功能。在新建的四個(gè)窗口內(nèi)，分別顯示頻響函數(shù)數(shù)據(jù)、1-1通道的時(shí)間波形、相干函數(shù)和1-2通道的時(shí)間波形。(4)參數(shù)設(shè)置打開動(dòng)態(tài)采集分析儀電源，啟動(dòng)DHDAS200軟件，選擇分析/頻響函數(shù)分析，打開新窗，點(diǎn)擊右鍵，信號(hào)選擇/選擇頻響函數(shù)。分析參數(shù)設(shè)置采樣率：1KHz采樣方式：瞬態(tài)觸發(fā)方式：信號(hào)觸發(fā)延遲點(diǎn)數(shù)：-200平均方式：線性平均平均次數(shù)：4時(shí)域點(diǎn)數(shù):1024或20

5、48預(yù)覽平均：V系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置參考通道：1-1工程單位和靈敏度：將兩個(gè)傳感器靈敏度輸入相應(yīng)的通道的靈敏度設(shè)置欄內(nèi)。傳感器靈敏度為Kch(PC/EU表示每個(gè)工程單位輸出多少PC的電荷，力在參數(shù)表中工程單位設(shè)為牛頓N,則此處為PC/N;加速度在參數(shù)表中工程單位設(shè)為m/s2,則此處為PC/m/s2量程范圍：調(diào)整量程范圍，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)達(dá)到較好的信噪比。調(diào)整原則：不要使儀器過(guò)載，也不要使得信號(hào)過(guò)小。模態(tài)參數(shù)：編寫測(cè)點(diǎn)號(hào)和方向。采用單點(diǎn)拾振法時(shí)，如果測(cè)量1號(hào)點(diǎn)的頻響函數(shù)數(shù)據(jù)，在1-1通道(力錘信號(hào))的模態(tài)信息/節(jié)點(diǎn)欄內(nèi)輸入1,測(cè)量方向輸入+Z;響應(yīng)通道(加速度傳感器信號(hào))內(nèi)輸入傳感器放置的測(cè)點(diǎn)號(hào)，方向?yàn)?乙注

6、意：移動(dòng)敲擊時(shí)，當(dāng)力錘移動(dòng)到其他點(diǎn)進(jìn)行敲擊測(cè)量時(shí)，就必須相應(yīng)的修改力錘通道的模態(tài)信息/節(jié)點(diǎn)欄內(nèi)的測(cè)點(diǎn)編號(hào)。每次移動(dòng)力錘后都要新建文件。用力錘敲擊各個(gè)測(cè)點(diǎn)，觀察有無(wú)波形，如果有一個(gè)或兩個(gè)通道無(wú)波形或波形不正常，就要檢查儀器是否連接正確、導(dǎo)線是否接通、傳感器、儀器的工作是否正常等等，直至波形正確為止。使用適當(dāng)?shù)那脫袅η脫舾鳒y(cè)點(diǎn)，調(diào)節(jié)量程范圍，直到力的波形和響應(yīng)的波形既不過(guò)載也不過(guò)小。預(yù)覽平均方式打開后，軟件在每次敲擊采集數(shù)據(jù)后，提示是否保存該次試驗(yàn)數(shù)據(jù)。需要判斷敲擊信號(hào)和響應(yīng)信號(hào)的質(zhì)量，判斷原則為：力錘信號(hào)無(wú)連擊，信號(hào)無(wú)過(guò)載。(5)數(shù)據(jù)預(yù)處理調(diào)節(jié)采樣數(shù)據(jù)采樣完成后，對(duì)采樣數(shù)據(jù)重新檢查并再次回放計(jì)算

7、頻響函數(shù)數(shù)據(jù)。一通道的力信號(hào)加力窗，在力窗窗寬調(diào)整合適。對(duì)響應(yīng)信號(hào)加指數(shù)窗。設(shè)置完成后，回放數(shù)據(jù)重新計(jì)算頻響函數(shù)數(shù)據(jù)。(6)模態(tài)分析幾何建模：自動(dòng)創(chuàng)建矩形模型，輸入模型的長(zhǎng)寬參數(shù)以及分段數(shù)；打開節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)欄，編寫測(cè)點(diǎn)號(hào)；導(dǎo)入頻響函數(shù)數(shù)據(jù)：從上述實(shí)驗(yàn)得到數(shù)據(jù)文件內(nèi)，將每個(gè)測(cè)點(diǎn)的頻響函數(shù)數(shù)據(jù)讀入模態(tài)軟件，注意選擇測(cè)量類型：?jiǎn)吸c(diǎn)拾振測(cè)量方式參數(shù)識(shí)別：首先光標(biāo)選擇一個(gè)頻段的數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊參數(shù)識(shí)別按鈕，搜索峰值，計(jì)算頻率阻尼及留數(shù)(振型)。(7)振型編輯模態(tài)分析完畢以后可以觀察、打印和保存分析結(jié)果，也可以觀察模態(tài)振型的動(dòng)畫顯示。(8)動(dòng)畫顯示打開振型表文件和幾何模型窗口，在振型表文件窗口內(nèi)，按數(shù)據(jù)匹配命令，將模態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)分配給幾何模型的測(cè)點(diǎn)。進(jìn)入到幾何模型窗口，點(diǎn)擊動(dòng)畫顯示按鈕，幾何模型將相應(yīng)模態(tài)頻率的振型以動(dòng)畫顯示出來(lái)。在振型表文件內(nèi)鼠標(biāo)選擇不同的模態(tài)頻率，幾何模型上就相應(yīng)的將其對(duì)應(yīng)的振型顯示出來(lái)。在幾何模型窗口內(nèi)，使用相