模態空間係列（九）趣味解讀模態空間--工作變形和模態振型之間有什麽差別？

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模態空間係列（九）趣味解讀模態空間--工作變形和模態振型之間有什麽(me) 差別？

在北京科尚儀(yi) 器官網發布模態空間係列文章及其中文翻譯，得到了Peter Avitabile教授的書(shu) 麵授權，Peter Avitabile教授擁有文章全部權利，北京科尚儀(yi) 器隻為(wei) 學習(xi) 教育目的而使用它們(men) 。如您轉載此係列中文翻譯，請保留本段的描述信息。

工作變形和模態振型之間有什麽(me) 差別？對我來說，有時看起來它們(men) 像是一回事！

好吧… 那我們(men) 說說其差別吧。

對很多人來講，這是一個(ge) 常見的容易出錯的問題。一部分原因是由我們(men) 使用的這些詞語造成的。我倒是寧願把工作條件下采集的數據稱為(wei) 工作變形模式，而不願意使用形式這個(ge) 詞。但目前不幸的是，我不能改變這個(ge) 專(zhuan) 門術語了。

我們(men) 當然知道，輸入激勵函數實際上是施加在時域，但我們(men) 在頻域內(nei) 表示它；同樣，響應也發生在時域內(nei) ，但也同樣可以在頻域內(nei) 表示。因此，對於(yu) 一個(ge) 受到任意輸入激勵的結構，可以利用頻響函數乘以輸入激勵函數來計算響應。在圖1的示意圖中，對此進行了非常簡單的說明。

所示的激勵為(wei) 隨機激勵，對所有頻率進行激發。重要的一點要注意，頻響函數作為(wei) 濾波器，作用在輸入激振力上，這樣得到了某種輸出響應。所示的激勵激起了所有階模態，因此就一般情況下，響應是輸入激勵激發起來的所有階模態的線性疊加。現在，如果激勵不包含所有頻率而隻是激起了一個(ge) 特定的頻率（評價(jia) 工作狀態時，我們(men) 所關(guan) 心的通常是此類情況），情況又會(hui) 怎樣。

讓我們(men) 來考慮一個(ge) 簡單平板，平板受到按正弦方式變化的輸入激振力的激勵。而且也假設激振力施加於(yu) 平板的某個(ge) 角上。對於(yu) 本例，將隻考慮平板的響應，假設輸入激勵僅(jin) 僅(jin) 激起了2階模態（當然還有更多階的模態，但讓我們(men) 從(cong) 簡單入手）。現在，根據圖1和公式1，我們(men) 了解到，決(jue) 定響應的關(guan) 鍵在於(yu) 輸入和輸出位置之間的FRF。同樣，需要記住，當采集工作數據時，我們(men) 不去測量作用到係統上的輸入激振力，也不測量係統FRF — 我們(men) 僅(jin) 僅(jin) 測量係統響應。

首先，我們(men) 用一個(ge) 正弦信號對係統進行激勵，信號頻率正好等於(yu) 平板結構第1階固有頻率。對某個(ge) FRF，係統響應如圖2所示。那麽(me) ，盡管僅(jin) 在一個(ge) 頻率上對係統進行激勵，但我們(men) 知道，FRF是濾波器，決(jue) 定了結構會(hui) 如何響應。可以看出，FRF由1階模態和2階模態兩(liang) 者的貢獻共同組成。同時也看出，大部分響應，不管是在時域內(nei) 還是在頻域內(nei) ，是由模態1占主導的。現在如果我們(men) 去測量那個(ge) 頻率下的響應，而且是測量結構上很多點的響應，那麽(me) 看起來，工作變形模式將與(yu) 模態1非常類似 — 但有少量的2階模態引起的貢獻。記住，對於(yu) 工作數據，我們(men) 從(cong) 來不去測量輸入激振力或FRF — 我們(men) 僅(jin) 僅(jin) 測量輸出響應。這樣一來，測得的變形是輸入激勵引起的結構的實際響應 — 而不論輸入激勵是什麽(me) 。

當我們(men) 測量FRFs進而估計模態參數時，實際上是確定1階模態單獨作用的效應對於(yu) 總體(ti) FRF的獨立貢獻，如藍色所示；2階模態單獨作用，如紅色所示；同時，對於(yu) 所有其他階的係統模態，可依此類推。注意，對於(yu) 工作數據，我們(men) 僅(jin) 僅(jin) 是觀察結構在某個(ge) 特定頻率下的響應 — 它是對係統總體(ti) 響應有所貢獻的所有階模態的線性合成。因此我們(men) 現在可以看出，如果激勵主要激起了1階模態，那麽(me) 看起來工作變形模式與(yu) 第1階模態振型將非常類似。

現在，讓我們(men) 正好在第2階固有頻率上對係統進行激勵。圖3顯示出與(yu) 剛才所討論的1階模態相同的信息。但是現在看到，主要是激起了係統的第2階模態。我們(men) 必須再一次認識到，響應看起來跟2階模態很像 — 但是存在1階模態引起的少量貢獻。

但是，當我們(men) 遠離固有頻率對係統進行激勵時，情況又會(hui) 如何呢？讓我們(men) 在1階模態和2階模態中間位置的一個(ge) 頻率上對係統進行激勵。現在，可以看出模態數據和工作數據之間存在的實際差別在哪兒(er) 了。圖4表示結構的變形形式。初看之下，這個(ge) 變形看上去跟我們(men) 認識的任何東(dong) 西都不像。但是，如果我們(men) 觀察這個(ge) 變形模式足夠長的時間，我們(men) 真的可以看出在變形中有一點點一階彎曲，還有一點點一階扭轉。所以，工作數據主要是1階模態振型和2階模態振型的某種合成。（是的，實際上還有其他階模態，但是，1階模態和2階模態是係統響應中的主要參與(yu) 者。）

目前，在模態基礎上，通過理解某一階模態的FRF貢獻的方式，我們(men) 已經討論完了這個(ge) 問題的所有方麵。當實際采集工作數據時，我們(men) 不去采集FRFs，而是采集輸出譜。如果我們(men) 觀察它們(men) ，一直都不是很清楚為(wei) 什麽(me) 工作數據看起來像是模態振型。圖5顯示了在平板結構的某一個(ge) 位置進行測量而得到的輸出譜。現在，作用到結構上的輸入是頻率上更為(wei) 寬帶的信號，而且激起了很多階模態。但是，通過理解每一階模態是怎樣對工作數據有所貢獻的，就很容易弄明白所有階模態是怎樣貢獻於(yu) 係統的總體(ti) 響應了。所以實際上，工作變形和模態振型之間有著巨大的差別 — 現在我們(men) 可以看出，模態振型按某種線性方式一起求和，構成了工作變形模式。我希望這個(ge) 討論有助於(yu) 澄清關(guan) 於(yu) 工作變形模式和模態振型之間的謎團。

好好思考一下這個(ge) 問題，如果你有關(guan) 於(yu) 模態分析的任何其他問題，問我好了。

模態激勵全新的解決(jue) 方案-WaveHitMAX自動脈衝(chong) 錘  

實驗模態分析中必不可少的一環就是模態激勵，昊量光電新推出的這款智能衝(chong) 擊錘的發明為(wei) 結構動力學国产成人在线观看免费网站提供了機械激勵的新途徑。智能意味著設備內(nei) 部處理信號。模態錘WaveHitMAX保證了測試對象的全自動、可重複和高精度激勵，而沒有雙重打擊。用戶可以根據不同的阻尼/延遲時間，設置撞擊次數、衝(chong) 擊力和撞擊之間的延遲時間。所有的預置，如零點或衝(chong) 擊力搜索，都是由錘子自動完成的。用戶不再需要手動調整。

針對全自動衝(chong) 擊錘的研製，WaveHitMAX采用包括整個(ge) 運動控製的閉環控製方法解決(jue) 了這一問題。

 

圖1. 用於(yu) 脈衝(chong) 錘內(nei) 部運動控製的傳(chuan) 感器-執行器控製回路示意圖

對新型衝(chong) 脈衝(chong) 錘WaveHitMAX的係統設計進行了改進，使傳(chuan) 感器信號作為(wei) 運動控製單元的主要輸入參數。這樣，脈衝(chong) 錘的手臂可以向上移動到試件的命中點，在那裏，通過力傳(chuan) 感器信號中的特征變化檢測到接觸事件，手臂的移動方向可以反轉。

與(yu) 半自動衝(chong) 擊錘相比，WaveHitMAX自動脈衝(chong) 錘具有新的功能。內(nei) 部信號處理的優(you) 點有:

• 全自動單擊

• 自動搜索用戶自定義(yi) 的衝(chong) 擊力

• 自動零點搜索

• 確認對質量保證的影響

• 更改錘頭與(yu) 測試對象之間的位置，無需重新設置

WaveHitMAX自動模態力錘可以通過以太網在Windows設備(PC或平板電腦)上通過包含的軟件快速、輕鬆地操作。

                                                                              

 自動模態脈衝(chong) 錘特點：

• 自動零點搜索

• 可重複的單擊激發

• 內(nei) 部傳(chuan) 感器評估和過程控製

• 自動搜索和調整衝(chong) 擊力

• 位置的變化是自動預測的

• 通過附件配置脈衝(chong) 特性

• 通過遠程控製或集成到客戶係統中來觸發功能

• 在德國設計和組裝

• CE認證

1.確保單次激發

雙重撞擊激勵可以在時域和頻域檢測到

 

2.豐(feng) 富的配件支持

不同的傳(chuan) 感器-尖端-配重的組合。

 

綜述上文介紹WaveHitMAX - 一款用於(yu) 全自動衝(chong) 擊測試的智能脈衝(chong) 錘，在全新的AI智能脈衝(chong) 領域實現真正意義(yi) 上的全自動智能脈衝(chong) 錘！

如果您對WaveHitMAX-全自動衝(chong) 擊測試的智能脈衝(chong) 錘有興(xing) 趣，請訪問上海昊量光電的官方網頁：

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