精密机械振动测试与分析期末报告

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1、精密機械振動測試與分析期末報告標題：網球拍構件模態測試與分析班級：碩研機械一甲姓名：陳泊名學號：M9410214地點：K003A日期：95年5、6月摘要本實驗最主要是利用pulse動態頻譜分析儀做模態敲擊測試將所量測得到的DATA值，藉由MEscope進行模態分析，再將量測所得的實驗值與理論值相互做比較，以觀察敲擊時，所量測到的誤差量是否過大，並探討造成誤差量過大的原因。1.介紹：1.1簡介：利用模態測試與模態分析了解網球拍的材料特性，得到振型及自然頻率模態的相關圖可以進一步去探討網球拍於使用時的振動情形並設計與改良其結構。1.2結構：˙規格：長16cm寬8cm厚3cm的網

2、球拍圖一結構測試位置設定量測位置以第1點為3軸原點(0,0)梁測位置分別為點1點2點3點4點5點6點7點8(0.0)(4.9)(8.12)(13.13)(16.14)(20.13)(25.12)(30.9)點9點10點11點12點13點14點15點16(0.0)(30.-9)(25.-12)(20.-13)(16.14)(13.-13)(8.-12)(4.-9)2.模態測試：主要是了解結構動態特性（自然頻率，阻尼，振型），經由模態測試來證實。先建立一組空間之頻率響應函數，再用衝擊鎚或激振器激發結構，之後透過回歸方式以建立結構之數學模型。2.1測試設備：動態頻譜分析檥圖二敲擊

3、槌圖三型號：3100506-19-0014型號：PCB086C03靈敏度2.09感測器(加速規)圖四電源供應器、放大器(加速規用)圖五型號：PCB353B15靈敏度96.8，FrequencyRange0.5~10000Hz型號：482A16（放大倍率1倍10倍100倍）MEscope分析軟體圖六小虎鉗圖七2.2測試系統設置：1.首先先將感測器黏至懸臂樑的底端，而敲擊鎚由下往上敲擊測試，如圖二所示。2.再將感測器與敲擊鎚的另一端(訊號端)連接至加速規用的電源供應器(放大器)輸入端。3.之後再將放大器輸出端連接至動態頻譜分析儀輸入端(ch1和ch2)，如圖九所示。圖八懸臂樑測

4、試架構圖2.3測試程序與參數設定：2.3-1測試程序：1.將網球拍的結構先架設好，再將加速規安裝於如圖九的情形。2.測試敲擊槌在時域的情形，量測點如上所示敲擊16個點的位置,先將敲擊(觸發後)能自動結束後顯示時間域的設定先設置好，即可一邊敲擊一邊抓取圖示。3.再將重要參數設定好，再把敲擊點數也設定好，則開始進行敲擊，如表一所示。4.再由動態頻譜分析儀將輸入和輸出設定做頻率響應函數(FRF)，即可得知各測試點頻譜圖，將所有量測點之頻譜集合成，可得頻率響應圖，如圖九所示。5.將時間域的excitation和response圖個別儲存成Time(Excitation)-Input

5、.uff檔及Time(Response)-Input.uff檔，如圖十所示。6.將頻率響應圖檔案存為MultiBuffer-exportFRFstoModal.uff檔，在由MEscope做模態分析。7.最後儲存整個量測的project，將其存成網球拍.pls檔。2.3-2參數設定：重要參數設定Line:1600Span:2N平方1.6KHzT:1sSize:7dt:244.1usensitivity2.09mV/NMAXpeakinput:223.6mV107NHigh-pass:7HzReferenceLevel:50NDelay:-10msTransientwindo

6、w:Shift:2msLength:8msExponentialwindow:Shift:2msTau:255ms表一動態頻譜分析儀參數的設定2.4測試結果：2.4-1頻率域圖的敘述：圖九為網球拍敲擊後的頻率響應圖，可明顯的看出網球拍16點敲擊後的模態，在0~1.4KHz的頻率有五個較突顯的模態，而1.4K以上的高頻，模態則無再激發出峰值。圖九懸臂樑的頻率響應圖2.4-2時間域圖的敘述：圖十及為敲擊時，圖十為敲擊槌的輸入力量訊號，由於在前面有設定延遲10ms，所以可以明顯的看到在第10ms時，會出現敲擊時的一個peak值，大約是在25N附近的力量圖十輸入訊號的激發時間域圖3

7、.模態分析的目的：模態分析之目的在於設計分析結構前，使共振頻率避開自由振動的頻率及模態，使結構不致因共振現象產生不穩定性甚至破壞。3.1分析軟體：模態分析測試軟體為MESCOPERES2.03.2分析結構模型：圖十一懸臂樑模態結構圖3.3分析程序與參數設定：3.3-1分析程序：1.將由測量的實驗數據，以MEscope做分析，估計模態參數。2.首先開啟新檔NewProject1.PRJ檔，之後建立結構模型，繪製網球拍點數並設定量測點16點之相對應座標位置(因為實驗架構設置所以並無固定點),再設定長度單位，將其檔案存成