08-機(jī)械阻抗測(cè)量解析

第八章機(jī)械阻抗測(cè)量及模態(tài)分析原理模態(tài)分析及參數(shù)識(shí)別是探討困難機(jī)械和工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)的重要方法，它通過(guò)對(duì)輸入和輸出分析來(lái)求解系統(tǒng)一、測(cè)量原理機(jī)械阻抗源于機(jī)械振動(dòng)的電模擬比較下面方程：1、機(jī)械阻抗經(jīng)典定義

機(jī)械阻抗反映了機(jī)械系統(tǒng)振動(dòng)被激起的難易程度振動(dòng)系統(tǒng)的基本原件線性彈簧、粘性阻尼、剛體質(zhì)量、滯遲阻尼基本原件的機(jī)械阻抗線性彈簧(無(wú)阻尼無(wú)質(zhì)量)： 其中k為剛度粘性阻尼(無(wú)質(zhì)量無(wú)彈性)： 其中c為粘性阻尼系數(shù)剛體質(zhì)量(無(wú)阻尼無(wú)彈性)： 其中m為質(zhì)量滯遲阻尼(無(wú)質(zhì)量無(wú)彈性)： 其中g(shù)為滯遲阻尼系數(shù)或結(jié)構(gòu)阻尼系數(shù)2、廣義機(jī)械阻抗定義：隨意激勵(lì)作用下的機(jī)械阻抗（S域）系統(tǒng)函數(shù)的倒數(shù)，機(jī)械導(dǎo)納Y(s)與H(s)等同（1）簡(jiǎn)諧激勵(lì)時(shí)（ω域）（2）隨機(jī)激勵(lì)時(shí)的機(jī)械阻抗二、單自由度系統(tǒng)的機(jī)械導(dǎo)納導(dǎo)納：阻抗：在模態(tài)識(shí)別中一般接受導(dǎo)納mkc1、機(jī)械導(dǎo)納特性單自由度系統(tǒng)的機(jī)械導(dǎo)納與頻響函數(shù)具有相同的表達(dá)式，即對(duì)于粘性阻尼： 式中：ζ為相對(duì)阻尼系數(shù)（阻尼比）共振時(shí)的特性曲線當(dāng)激振力頻率與系統(tǒng)某一階固有頻率相等時(shí)，將產(chǎn)生共振現(xiàn)象，此時(shí)：幅頻相頻實(shí)頻虛頻

這些特性是結(jié)構(gòu)參數(shù)識(shí)別圖解法的依據(jù)導(dǎo)納的幅頻特性幅頻

共振時(shí)：ω=ωn

代入上式得：

A10ω|H(jω)|導(dǎo)納的相頻特性相頻共振時(shí)：

-π/2導(dǎo)納的實(shí)頻特性

實(shí)頻共振時(shí)：|HR(ω)|０導(dǎo)納的虛頻特性

虛頻共振時(shí)：|HI(ω)|導(dǎo)納的奈奎斯特圖特性以橫坐標(biāo)為實(shí)軸，縱坐標(biāo)為虛軸作奈奎斯特圖共振時(shí)：3、幅頻圖識(shí)別共振時(shí)傳遞函數(shù)幅度：HP=0.707Hm

為半功率點(diǎn)３dＢ帶寬：由Δω求：等效剛度：等效質(zhì)量：HPHmω1

ωnω2三dB帶寬相頻圖識(shí)別單共振時(shí)：由-π/2確定ωn

由-π/4和-3π/4確定 半功率點(diǎn)：Δω由Δω求阻尼比：相頻圖不能識(shí)別質(zhì)量和剛度-π/2-π/4-3π/4實(shí)頻圖識(shí)別共振時(shí)實(shí)頻特性：由此求得：虛頻圖識(shí)別共振時(shí)虛頻特性：由此求得：奈奎斯特圖識(shí)別共振時(shí)：由此求得：-π/4-3π/4三、多自由度系統(tǒng)的導(dǎo)納設(shè)p點(diǎn)激振、l點(diǎn)測(cè)試，則：原點(diǎn)阻抗：跨點(diǎn)阻抗：原點(diǎn)導(dǎo)納：跨點(diǎn)導(dǎo)納：導(dǎo)納一般表達(dá)式： 其中Φij為各測(cè)點(diǎn)的各階振幅1、多自由度幅頻相頻特性

幅頻特性相頻特性2、多自由度實(shí)頻虛頻特性

實(shí)頻特性虛頻特性3、多自由度奈奎斯特圖特性多自由度奈奎斯特圖是由多奈奎斯特圖組成分耦合和非耦合兩種狀況奈奎斯特圖半徑無(wú)耦合多自由度奈奎斯特圖有耦合多自由度奈奎斯特圖四、機(jī)械阻抗測(cè)量

原理：給系統(tǒng)施以外力，使之振動(dòng)，通過(guò)測(cè)量振動(dòng)參數(shù)，求頻響函數(shù)常用方法 ①穩(wěn)態(tài)正弦測(cè)試法 ②瞬態(tài)激振測(cè)試法 ③隨機(jī)激勵(lì)測(cè)試法不管接受哪種方法激振，都希望將系統(tǒng)全部的振型都激發(fā)出來(lái)，所以要求激振力的頻域范圍特殊廣袤1、穩(wěn)態(tài)正弦測(cè)試法

在困難周期激振力的作用下，振動(dòng)方程為穩(wěn)態(tài)解：頻響函數(shù)：穩(wěn)態(tài)激振測(cè)試系統(tǒng)2、瞬態(tài)激振測(cè)試法

快速正弦掃描：是在幾秒或幾十秒內(nèi)，將激振力的頻率從低加到高變頻激發(fā)力3、脈沖錘擊法利用力錘進(jìn)行激勵(lì)利用脈沖信號(hào)具有廣袤的頻譜這一特點(diǎn)為消退噪聲，必需多做幾次，然后平均4、隨機(jī)激勵(lì)(寬帶隨機(jī)激勵(lì))寬帶隨機(jī)激勵(lì)，可將系統(tǒng)的各種振形激發(fā)出來(lái) 純隨機(jī)激勵(lì)：接受白噪聲將白噪聲發(fā)生器錄在磁帶上，通過(guò)功率放大器輸出給激振器 偽隨機(jī)激勵(lì)：在一個(gè)周期內(nèi)是隨機(jī)的，但各周期的激勵(lì)是一樣的 周期隨機(jī)激勵(lì)：變更的偽隨機(jī)激勵(lì)，即在某幾個(gè)周期后又出現(xiàn)新偽隨機(jī)純隨機(jī)激勵(lì)純隨機(jī)信號(hào)就是寬帶隨機(jī)信號(hào),志向的純隨機(jī)信號(hào)是白噪聲，用白噪聲發(fā)生器產(chǎn)生，或接受軟件通過(guò)D/A產(chǎn)生特點(diǎn)： 白噪聲譜的各個(gè)成分能同時(shí)激勵(lì)試件，節(jié)約時(shí)間 各成分的振強(qiáng)度勻整 可通過(guò)總體平均來(lái)消退干擾 為非周期信號(hào)，譜泄漏大，需加窗處理 為較好限制力譜，需接受反饋技術(shù)或均衡技術(shù) 純隨機(jī)激勵(lì)系統(tǒng)偽隨機(jī)激勵(lì)偽隨機(jī)信號(hào)是一種周期為T(mén)的隨機(jī)信號(hào)，可利用計(jì)算機(jī)將一段隨機(jī)信號(hào)周而復(fù)始地循環(huán)輸出，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換產(chǎn)生特點(diǎn)： 譜線是離散的，譜線間隔為1/T 偽隨機(jī)信號(hào)的譜線足夠多時(shí)，才能達(dá)到激振效果 因?yàn)槭侵芷谛盘?hào)，有好的低頻激特性 譜泄漏少，但抗干擾實(shí)力差 幅度譜近似白色譜，譜值穩(wěn)