《动态测试技术》ppt课件

《《动态测试技术》ppt课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、动态测试技术余征跃上海交通大学工程力学实验中心yuzy@sjtu.edu.cn5474305313341763417闵行校区电工力学楼101室现代模态分析与参数识别技术结构与机械系统各参数之间的联系模态参数：模态频率、模态阻尼、模态向量物理参数：质量、刚度、阻尼FEA(几何形状、材料性能、支撑形式、运动参数，载荷参数等）通过动态测试和计算机模拟可对系统进行动力参数修改优化设计使得产品达到减振和降噪要求，提高竞争力2现代模态分析与参数识别技术现代模态分析与参数识别技术一门综合性与跨学科技术，集振动理论、动态测试技术和系统识别技术等学科于一身通过力学分析、数值计算与试验研究相结合采集和处

2、理试验数据直接获得系统模态参数信息分析解决各种复杂结构与机械系统的动力学正问题和逆问题，已在振动与噪声控制、机器状态监测和故障诊断等领域广泛应用31.振动模态分析的基本理论1.1模态分析与模态参数识别振型或模态一个线性系统按自身某一阶固有频率作自由谐振时，整个系统具有确定的振动形态振型向量或模态向量描述系统各质点振幅之比的向量（无阻尼，实向量；有阻尼，一般复向量,实向量)模态正交性诸模态向量具有的重要的特性无阻尼时它们中任两个关于质量矩阵或刚度矩阵正交41.振动模态分析的基本理论1.1模态分析与模态参数识别振动模态分析利用系统固有的模态正交性，将方程从具体的物理坐标空间变化到抽象的模

3、态坐标空间中，目的是为解除方程耦合，单独求解各独立的正则方程。任意响应的组成可视为系统各阶模态的线性组合或叠加，各阶模态叠加的比重或权数不一样，高阶比低阶小得多。51.振动模态分析的基本理论1.1模态分析与模态参数识别各阶模态参数固有频率和模态向量模态质量、模态刚度、模态阻尼模态参数识别通过试验测量各测点的激励和响应，来计算得到模态参数61.振动模态分析的基本理论1.2复模态理论设有一个具有粘性阻尼和N个自由度的振动系统1958年Foss首次采用状态变量法，将这类非比例阻尼系统由二阶降为一阶系统，进而使一阶微分方程对应的系数矩阵对角化，求得自由振动频率和相应的振型。此时，频率和振型为

4、复数，故称之为复模态理论。71.振动模态分析的基本理论1.2复模态理论设其齐次方程的通解（自由振动解）为其中s是待定的复特征值，把（3）代入（1），的线性代数齐次方程81.振动模态分析的基本理论1.2复模态理论相应的特征方程特征值s为N对共轭复根和代入式（4）中，可解出相应的X，即得和91.振动模态分析的基本理论1.2复模态理论引入辅助方程和新的坐标向量，即状态向量式（1）和式（6）组合成101.振动模态分析的基本理论1.2复模态理论111.振动模态分析的基本理论1.2复模态理论由得121.振动模态分析的基本理论1.2复模态理论把式（10）代入式（9），得特征问题其特征方程由于式（1

5、1）和式（4）是解决的同一系统的自由振动，所以式（12）和式（5）具有相同的特征根和131.振动模态分析的基本理论1.2复模态理论其特征向量式中为N阶对角阵，主元分别为141.振动模态分析的基本理论1.2复模态理论若m,c,k均为对称阵，这A,B也是对称阵，可证明模态向量分别对于A,B具有正交性。所以151.振动模态分析的基本理论1.2复模态理论若令将式（15、16）代入式（9），两边前乘并利用式（14）表示的正交性，则得到一组解耦的模态方程161.振动模态分析的基本理论1.2复模态理论称为模态质量为模态刚度为复模态频率171.振动模态分析的基本理论1.3系统频率响应函数Fourie

6、r变换导纳阻抗181.振动模态分析的基本理论1.3系统频率响应函数利用式（14）复模态向量对A，B的正交性，对进行变换，可得可改写为191.振动模态分析的基本理论1.3系统频率响应函数感兴趣的是201.振动模态分析的基本理论1.3系统频率响应函数其中，第l行第p列元素，即为在p点激振和在l点响应的位移导纳函数：（22）（23）同点导纳，原点导纳212.模态参数频域识别法2.1概述模态参数识别法是使用实测的频响函数数据或数据，并根据频响函数的模态展开式，求解系统的模态参数单模态识别法，SDOF多模态识别法，MDOFSISOSIMOMIMO输入输出方式：222.模态参数频域识别法2.2单

7、模态识别法的理论基础若系统的各阶固有频率相距较远，模态之间的耦合性较弱，当激振频率接近某一阶固有频率时，该阶模态占主导地位，因此其频响函数可近似为（24）（25）232.模态参数频域识别法2.2单模态识别法的理论基础（25）极点（26.1）242.模态参数频域识别法2.2单模态识别法的理论基础留数（26.2）对于比例粘性阻尼系统即为实模态情况：（27）252.模态参数频域识别法2.2单模态识别法的理论基础（25）从上述可得，任意一个频响函数包含了各阶模态参