模態(tài)試驗(yàn)用于確定結(jié)構(gòu)或物體的固有頻率、模態(tài)振型或阻尼比。模態(tài)試驗(yàn)是一個(gè)至關(guān)重要的過(guò)程，特別是在建筑技術(shù)和機(jī)械工程領(lǐng)域。從汽車工業(yè)到航空航天，模態(tài)測(cè)試在確保單個(gè)部件和整個(gè)結(jié)構(gòu)的完整性、安全性和性能方面發(fā)揮著重要作用。
什么是模態(tài)試驗(yàn)?
模態(tài)試驗(yàn)是振動(dòng)試驗(yàn)的一種形式，它可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)。例如，模態(tài)試驗(yàn)用于分析飛機(jī)部件、底盤、發(fā)動(dòng)機(jī)、風(fēng)力渦輪機(jī)或驗(yàn)證任何其他結(jié)構(gòu)部件。特別重要的模態(tài)參數(shù)有:
自然(或模態(tài))頻率
它們表示結(jié)構(gòu)在沒(méi)有任何外力的動(dòng)態(tài)載荷作用下發(fā)生振蕩的頻率。這些頻率是系統(tǒng)固有的，取決于系統(tǒng)的質(zhì)量、剛度和阻尼特性。
阻尼比
他們量化了結(jié)構(gòu)振動(dòng)隨時(shí)間衰減的速率。阻尼對(duì)于理解系統(tǒng)在動(dòng)載條件下的能量耗散和穩(wěn)定性至關(guān)重要。
模態(tài)的形狀
它們表示在一定固有頻率下結(jié)構(gòu)內(nèi)的位移或變形的空間分布。它們提供了關(guān)于系統(tǒng)的振動(dòng)模式和動(dòng)態(tài)行為的信息。
模態(tài)分析側(cè)重于參數(shù)分析，模態(tài)測(cè)試側(cè)重于數(shù)據(jù)采集。模態(tài)測(cè)試包括多種方法，而沖擊測(cè)試是常用的技術(shù)之一。這包括通過(guò)激振器對(duì)被測(cè)設(shè)備(DUT)施加受控的機(jī)械力，并測(cè)量產(chǎn)生的響應(yīng)。通常，使用模態(tài)錘來(lái)施加這種受控力。這些錘子在其擊打表面集成了IEPE傳感器，可以精確測(cè)量力。同時(shí)，DUT的響應(yīng)被捕獲使用加速度計(jì)或其他振動(dòng)傳感器。
根據(jù)被測(cè)設(shè)備(DUT)、測(cè)試設(shè)置和測(cè)試環(huán)境，方法包括使用單個(gè)或多個(gè)勵(lì)磁器以及單個(gè)或多個(gè)響應(yīng)傳感器。這提供了三種不同且有用的測(cè)試配置:
1. Single-Input-Single-Output(輸出):
在SISO測(cè)試中，使用單個(gè)激勵(lì)器(例如，錘)和單個(gè)傳感器。操作人員可以選擇在保持響應(yīng)傳感器固定的情況下移動(dòng)勵(lì)磁器，反之亦然。根據(jù)具體的應(yīng)用，這種設(shè)置被稱為移動(dòng)錘或移動(dòng)傳感器測(cè)試。
2. Single-Input-Multiple-Output(單):
SIMO設(shè)置包括單個(gè)(移動(dòng))激勵(lì)器和多個(gè)捕獲響應(yīng)的傳感器。這種配置允許在不同傳感器位置同時(shí)測(cè)量單個(gè)激勵(lì)，提供有關(guān)被測(cè)設(shè)備行為的全面數(shù)據(jù)。
3. 多輸入多輸出(MIMO):
在MIMO配置中，使用了多個(gè)激勵(lì)器和多個(gè)響應(yīng)傳感器。通常，激振器在MIMO測(cè)試中充當(dāng)激勵(lì)器，提供多功能性，并能夠評(píng)估DUT內(nèi)跨不同激勵(lì)點(diǎn)和響應(yīng)位置的復(fù)雜相互作用。
在共振的情況下，在響應(yīng)譜中可以看到響應(yīng)的放大。在此響應(yīng)譜的基礎(chǔ)上，結(jié)合力譜可以得到傳遞函數(shù)，特別是頻率響應(yīng)函數(shù)(FRF)，這是我們感興趣的參數(shù)。然后，頻響允許量化每個(gè)頻率的輸入和輸出信號(hào)之間的關(guān)系。有各種計(jì)算頻響的算法，所有這些算法通常在頻率空間中執(zhí)行，因?yàn)檫@大大簡(jiǎn)化了整個(gè)計(jì)算。有關(guān)不同計(jì)算算法的詳細(xì)信息，請(qǐng)查看我們的模態(tài)測(cè)試手冊(cè)。
模態(tài)指示函數(shù)(MIF)或曲線擬合等高級(jí)分析技術(shù)可以通過(guò)促進(jìn)模態(tài)參數(shù)的估計(jì)來(lái)增強(qiáng)對(duì)頻響函數(shù)(frf)的理解。當(dāng)MIF評(píng)估所有激勵(lì)路徑上的頻響以識(shí)別模態(tài)時(shí)，曲線擬合估計(jì)模態(tài)參數(shù)，如固有頻率或阻尼系數(shù)。然而，由于MIF和曲線擬合是模態(tài)分析的固有部分，而不是模態(tài)測(cè)試，這篇博客文章將不深入研究這些分析技術(shù)。
模態(tài)測(cè)試應(yīng)用有那些?
模態(tài)測(cè)試和進(jìn)一步的模態(tài)分析是在各種工程學(xué)科和行業(yè)中實(shí)現(xiàn)的常用工具。以下是一些值得注意的例子:
汽車
在汽車領(lǐng)域，模態(tài)測(cè)試評(píng)估車輛部件和底盤系統(tǒng)的振動(dòng)特性，這對(duì)乘坐舒適性和耐久性分析至關(guān)重要。
土木工程
模態(tài)試驗(yàn)允許評(píng)估大型結(jié)構(gòu)，如建筑物、橋梁、水壩或其他結(jié)構(gòu)在風(fēng)、地震或操作載荷下的動(dòng)態(tài)行為。
航空航天
模態(tài)試驗(yàn)在分析機(jī)翼、機(jī)身和控制面等飛機(jī)部件的動(dòng)力性能方面發(fā)揮著核心作用，有助于飛機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。
機(jī)械系統(tǒng)
模態(tài)測(cè)試測(cè)量機(jī)器和工業(yè)系統(tǒng)的振動(dòng)模態(tài)。在進(jìn)一步的過(guò)程中，這有助于防止疲勞失效和優(yōu)化性能。
OXYGEN模態(tài)試驗(yàn)
隨著OXYGEN 7.0的發(fā)布，我們?cè)谥庇^的測(cè)量軟件OXYGEN中實(shí)現(xiàn)了模態(tài)測(cè)試。這樣可以使用移動(dòng)錘和移動(dòng)傳感器進(jìn)行SISO和SIMO測(cè)試，以及計(jì)算復(fù)雜傳遞函數(shù)，多次命中的相干性和模式指示函數(shù)(MIF)。此外，我們還實(shí)現(xiàn)了各種交互式可視化選項(xiàng)和3D幾何模型的導(dǎo)入可能性。
在下文中，我們提供了一個(gè)關(guān)于如何使用DEWETRON測(cè)量系統(tǒng)在OXYGEN中進(jìn)行模態(tài)測(cè)試的分步快速指南。要獲得全面的說(shuō)明，請(qǐng)?jiān)俅螀㈤喖夹g(shù)參考資料。
快速指南-模態(tài)試驗(yàn)
模態(tài)測(cè)試與OXYGEN7.0是如此容易，試驗(yàn)臺(tái)作為被測(cè)設(shè)備。用模態(tài)錘對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行激勵(lì)，用加速度計(jì)在多個(gè)位置測(cè)量響應(yīng)信號(hào)。來(lái)自傳感器的信號(hào)被我們的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)NEX[DAQ]記錄下來(lái)。
滬公網(wǎng)安備31011402010445