基于时域多参考点的自由梁试验模态分析与试验验证.pdf

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1、第23卷第3期机电产品开簋与纠新V01．23，No．3垫!垒生墨旦些：!生竺竺璺!!!竺竺塑!竺竺!!竺型苎兰壁生型塑坚!竺塑型：!垫!Q文章编号：1002-6673(2010)03-017-03基于时域多参考点的自由梁试验模态分析与试验验证李全，伍星，迟毅林(昆明理工大学机电学院，云南昆明650093)摘要：以一个自由边界条件的铝合金梁为例，采用了数值模态分析和试验模态分析两大类方法，对其振动模态进行了研究，最后对结果进行了对比验证和总结。本文重点是试验模态分析。阐述了试验模态常用的几种方法．对各种方法的优缺点做了对比总结。关键词：模态分析；试验模态分析；数值模态分析；时域

2、多参考点模态分析法中图分类号：THll3．1文献标识码：Adoi：lO．3969／j．issn．1002-6673．2010．03．006ExperimentalModelAnalysisandVerificationofaFree-freeBeambyPolyreferenceTimeDomainMethodsLIQua,,，WUx打w，CHIYi—Lift(KunmingUniversityofScienceandTechnology，KunmingYunnan650093，China)Abstract：Based01"1anexampleofaflee—fleebeam

3、，thisarticle，usingnumeficalandexperimentalmodelanalysismethods。studiesthevibra-tionandmodelshapeofthisbeam,anddiscussthecomparisonofit．Thenaainpointofthisarticleistheexperimentalmechanics。inwhichitexplainsthenormalapproachesofitandtellsthedifferencesbetweenthem．Keywords：modelanalysis；experi

4、mentalmodelanalysis；numericalmodelanalysis；poly—referencetimedomainmethod0引言模态分析是系统辨识方法在工程领域中的一分支。为先就系统结构动力特性的一种方法。结构的固有振动特性可以成为模态，其中包括了共振频率(自然频率)、阻尼比和振动模型。这些参数可以通过两种途径获得，一种是经过理论计算，被称为数值模态分析；另外一种是经过试验分析获取，被称为试验模态分析【ll。弄清楚结构在各种频段激励下的响应对于工程设计有着及其重要的意义，可以起到参数优化，故障诊断，提高安全系数等作用。1数值模态分析1．1理论计算模型如

5、果想得到理论计算模型，第一步要做的是转化欧拉一伯努力公式。原Euler-Bemoulli公式为：pA掣+吾[EII掣]雄，D㈩若想求得梁的自然频率和特征值，则f(x，t)=o。采用收稿日期：2010一04-16作者简介：李全(1984-)，械设计及理论专业。1分离变量法仁1，司以将式(1)转化为：面El,x(t)1d出'Xx(E)_+掣dt南T(t=o(2)pAX(t)出’2)。”7式中：争+(2wf)T(t)=0’争一ff'X(x)=邮4=(21Tf)I瓮，可将式c2，简化为：面El,x1(t)d4Xx(．Q_dx4一粤dt南洲(3)pAX“)2Tftl⋯‘⋯7I由此可得到

6、其广义解为：T(t)=Blsin(2wft)+B2eos(2圳X(x)=CIsin(Bx)+C2c08(Bx)+C：Isinh(Bx)+C4cosh(Bx)(4)考虑到梁的振动边界条件，最后得到振动的频率：f=179．637Hz；495．185Hz；970．760Hzf基于实验中的数据得出)。便可得到梁的振动模型，如图1所示。}1．2ABAQUS仿真{将实验中的数1据输人到ABAQUS软件中进行仿真。l仿真结果如图2、3”一一t州n男·山东济宁人，硕士研究生。机!所示。圈l梁的理论振动模型Fig．1Analyticalvibrationmodels17·开发与创新·图2模型1

7、(频率：177．40Hz)Fig．2Mode12实验模态分析Pomtlm‘mth-I一图3ABAQUS模型圈Fig．3The棚均d姐cmmodels2．1实验建立模型实验对象为一(1000x40x25)mm，厚度为2mm的铝合金梁，自由支撑方式，两端用橡皮筋吊起。以力锤做触发．采集加速度信号进行分析。2．2波峰取值法首先，对采得的信号进行滤波．去除掉多余的主要由传感器振动等形成的噪声IJl。进而对信号进行FRF出图．图中的波峰即图4试验台为共振频率b。Fig．4Experimen‘setup然后．波峰处