制动盘 锤击法 模态试验报告

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1、制动盘锤击法模态试验报告小组成员：。。。。。。。。。。。指导老师：。。。。。时间：2013.121.试验目的1）通过试验加深对模态理论知识的理解和掌握。3）掌握试验测试系统及其仪器设备的设置与连接方式。4）熟悉LMSTest.Lab软件的功能和设置，学习信号采集和分析方法。5）熟悉模态试验的一般流程与方法。6）测定并获取离合器操纵系统固定座的自由模态参数，包括固有频率与振型等，以及动态振动特性。7）对离合器操纵系统固定座的有限元模型进行验证，并为有限元模型的修改提供可靠依据。2.试验地点和日期试验地点

2、：同济大学新能源汽车工程中心汽车实验室试验日期：2013年12月27日3.试验对象制动盘，如图1所示。图1制动盘4.试验人员王友、徐明：有限元预分析；确定激励点与响应点的位置。沈嘉怡：LMSTest.Lab软件操作。余瑶：模态参数估计与模型验证的理论分析。杨磊：边界条件的设置；传感器的布置；实验设备管理维护。1.有限元分析在CATIA中进行建模，如图2所示。图2制动盘CATIA建模将模型文件导入ANSYSWorkbench进行网格划分和模态分析。制动盘材料为复合材料，材料属性列出在表1中。表1材料属性

3、密度杨氏模量泊松比7100(kg/m3)6.4e+100.27下表2为计算所得前五阶模态频率。表2有限元模型模态频率阶数频率（Hz）1881.42886.2131196.24156851702.4有限元模型各阶振型图如下所示。（1）（2）（3）（4）（5）1.试验分析1.1.试验测试系统与仪器设备试验测量分析系统由三大部分组成：试验激振系统，响应采集系统，模态分析和处理系统。其中，试验激振系统包括：力锤；响应采集系统包括加速度传感器和智能采集系统；模态分析和处理系统主要是LMS模态分析软件Test.l

4、ab11B。测试系统结构简图如图3所示。制动盘图3制动盘测试系统试验所需仪器设备如表3所示。表3离合器操纵系统固定座模态试验仪器设备编号仪器名称数量型号1力锤1江苏联能2力传感器1ICP3加速度传感器5ICP4智能信号发生与数据采集系1LMSSCADASⅢ统316w5数据分析处理软件1Test.Lab11B图4试验工具——冲击锤1.1.模态分析方法和测量过程1.1.1.激励方法从频响函数的物理意义可知，若知道激励和响应，就可推知系统的特性。从这个意义上来说，有两种激励方法可供选择，其一是对结构上某点激

5、励，测得所有点的响应，即单点激励的方法。其二是对结构某些点同时激励，测得各点的响应，即通常所说的多点激励方法。单点激励的优点是在模态试验中，只要同时测量记录激励和响应的信号，再经数字信号处理，可获得与响应激励自由度对应的频响函数，简单易行。单点激励的缺点是能量有限，在大型复杂结构的模态试验中，响应信号信噪比差，有时难于激励出所关心的整体模态，当试验结构的模态比较密集且阻尼又比较大时，难于激出结构的纯模态。多点激励的优点是可以激发出试验结构的纯模态，对大型结构尤其有效。而且多点激振可以解决系统存在重根的

6、问题，但是多点激励也存在不足，其缺点是需要采用几套激振器激励。模态试验中，各激振器的激励信号应互不相关，输入力的大小和相位要反复调试，比较费时，加上设备昂贵，目前，尚未普遍推广。在进行模态试验时，试件采用单点激励还是多点激励方法取决于试件被整体激振的难度。如果单点激励就可以测得试件上任意点的响应，且响应幅度足够大，则采用单点激振即可，否则需要对试件进行多点激振。本试验研究的是制动盘的模态参数，属于小件试件，总体比较容易被激振，这里采用单点激振。1.1.2.结构安装方法一种经常采用的自由状态。使试验对象

7、不与地面相连接，自由地悬浮在空中。如放在很软的泡沫塑料上；或用很长的柔性绳索将结构吊起而在水平方向激振，可认为在水平方面处于自由状态。另一种是地面支承状态，结构上有一点或若干点与地面固结。如果在我们所关心的实际情况支承条件下的模态，这时，可在实际支承条件下进行试验。但最好还是自由支承为佳。因为自由状态具有更多的自由度。本试验采用自由支撑的方式固定试件。1.1.试验方案与步骤1.1.1.确定坐标系制动盘坐标系以工作面为xy平面，圆心为原点（0,0,0），过圆心垂直于工作面方向为z轴正方向，建立坐标系。1

8、.1.2.支撑方式被测制动盘采用橡胶绳悬吊安装，使其处于自由状态下进行试验。具体悬挂位置应选在模态节点处，本次试验中将橡胶绳穿过制动盘中间的轴孔，将制动盘竖直悬挂。图5自由支撑固定扭转减振器说明：在水平和竖直的两种悬挂方式上的选择，考虑力锤敲击的便利，以及自由振动的频率问题，综合考虑下，选择了竖直放置。如果水平放置，将绳子从左右的两孔穿过，则束缚的刚度过大，不符合模态实验的先决自由状态的条件，会对实验结果造成一定的不良影响。并且很难达到真正水平放置。所以