模態空間是Peter Avitabile教授發表的係列模態解讀文章。Peter Avitabile教授是美國麻省大學洛威爾校區UMASS Lowell機械工程係結構動力學和聲學係統實驗室的副主任，以及模態分析和控製實驗室的主任。Peter Avitabile教授以略帶口語化、生動而又幽默的語言，在每篇文章中集中介紹試驗模態分析的一個(ge) 主題，是非常好的試驗模態分析的入門文章。它涉及到了試驗模態分析的方方麵麵，是模態試驗新手的入門材料，學習(xi) 它有助於(yu) 理解什麽(me) 是試驗模態，以及取得高質量的模態參數。
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。
模態空間係列（九十）趣味解讀模態空間-我修正了一個(ge) 複合材料板模型，但是特性看上去不真實了。
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我修正了一個(ge) 複合材料板模型，但是特性看上去不真實了。
這個(ge) 模型可以用於(yu) 響應研究嗎？我們(men) 看看並理解這個(ge) 問題。
這是一個(ge) 人們(men) 經常感到困惑的地方。我們(men) 建立分析模型作為(wei) 係統屬性的近似。很多時候我們(men) 利用模型近似或者等效的東(dong) 西來幫助得到正確的模型總體(ti) 特性。但這並不一定意味著模型展示出實際的物理特性，如我們(men) 可能所期望的，就好像我們(men) 從(cong) 材料屬性表中得到的一樣。
關(guan) 於(yu) 複合材料板的建模，實際上我有一個(ge) 非常好的案例，它可能是一個(ge) 用於(yu) 展示的好例子，在建模時這個(ge) 板用了某種完全不同的建模策略。我實在不想詳盡地寫(xie) 出建模原理的所有細節和所用的策略，但我將僅(jin) 把注意力集中在材料特性的不確定性上，起因於(yu) 所進行的模型修正。
建立了一個(ge) 風力發電機複合材料截麵的有限元模型。物理結構具有一個(ge) 輕木骨架，在輕木的每一側(ce) 具有5層橡膠纖維層（0-90°經緯結構）。有限元模型利用特別的建模策略來代表樹脂/纖維的特性，而用板和梁的形式來代表嵌入到橡膠裏麵的纖維的剪切和彎曲特性，橡膠建模為(wei) 板。早先就已經使用這種建模方案了，但也製作了一個(ge) 原型來做一些模態試驗，以驗證這個(ge) 模型。在一個(ge) 3ft×3ft的板上進行試驗，按照自由-自由的條件以及四種單獨的布置方式，每個(ge) 板邊被夾緊到一個(ge) 500磅的塊體(ti) 上，形成約束端部條件。由材料小組提供材料的特性，已經確認對於(yu) 確定其特性是準確的。利用材料小組提供的這些確定的特性來建立有限元模型。進行自由-自由模態試驗，用來研究模型的準確性。
前麵幾階模態的自由-自由相關(guan) 分析生成了非常好的MAC值，但是對係統的所有階模態，在頻率具有非常一致的移動。在輕木材料特性上，模型修正研究產(chan) 生了非常明顯的變化，以使得頻率差異減少；基本前提是，提供的橡膠和纖維材料特性是正確的。但是為(wei) 了完成這種頻率上的移動，幾何上位於(yu) 板的中性軸的輕木需要在剛度上有一個(ge) 非常大的改變；基本上修正後的輕木特性的楊氏模量需要跟鋼材的一樣。盡管從(cong) 實際的角度看，這可能看上去不真實，現實情況是，為(wei) 了得到正確的剛度來正確地表示模態特性，對所用複合材料所建立的有限元近似需要這麽(me) 做。zui初的自由-自由相關(guan) 分析結果和修正後的自由-自由相關(guan) 分析結果如表1所示。
即使是在不現實的輕木特性條件下，為(wei) 了確認模型是係統的合理近似，在4種攝動條件下對板進行試驗，其中板的4個(ge) 邊被夾持住。含修正特性的有限元模型跟這些設置條件中的每一個(ge) 都相關(guan) ，並且自由-自由修正模型得到了類似的結果；為(wei) 了保持文章簡短，僅(jin) 顯示了有限的結果。在實驗室內(nei) 複合材料板按照硬方向和軟方向夾緊在一個(ge) 500磅的錨座上，表2顯示了含修正特性的有限元模型的相關(guan) 分析結果；模型按照包含錨座的條件進行建立，來z好地代表夾緊的布置條件。顯然，對自由-自由複合材料板結構，修正參數適用於(yu) 預測在邊界條件上所做的顯著的改變。
表1 – 自由-自由複合材料板模型修正前（左）和修正後（右）的相關(guan) 分析
表2 – 板夾持住一個(ge) 邊，在大的攝動邊界條件下進行兩(liang) 種不同的試驗，修正後的有限元模型的相關(guan) 分析
那麽(me) 很多人可能會(hui) 問，為(wei) 什麽(me) 對於(yu) 輕木你有如此不同的，接近於(yu) 鋼材的材料特性，並且預期模型是合理的。嗯，這是一個(ge) 非常好的問題，需要進行討論。我有一個(ge) 很棒的例子，我認為(wei) 你很快會(hui) 讚成這點。
我們(men) 知道，一個(ge) 工字梁在偏離中性軸的法蘭(lan) 邊緣得到其z大截麵慣性矩。但我能夠減少它，使其成為(wei) 一個(ge) 等效的矩形截麵，給我相同的等效剛度，如圖1的上部分所示。為(wei) 了得到正確的係統撓度，我無疑正確地得到了剛度。但是如果你觀察截麵，你會(hui) 說看起來它跟工字梁很不一樣。
現在，在這個(ge) 複合材料板模型中，我們(men) 改變了輕木的特性，所用的等效複合材料確實不代表真正的材料剛度。因為(wei) 複合纖維在輕木中性軸的外側(ce) ，在確定係統剛度中它們(men) 的作用非常關(guan) 鍵。在第1個(ge) 模型中，可以這麽(me) 說我們(men) 用了“無用的”材料特性。所以模型能夠反映剛度的差異的唯yi的辦法就是通過調整留在模型中能改變的唯yi因素— 輕木的楊氏模量。所以輕木必須非常剛硬 – 打個(ge) 譬喻說，幾乎是注射了強心劑。從(cong) 物理的角度看，盡管我們(men) 可能不相信那個(ge) 模量，就模型而言，輕木需要那般的剛硬。如果你觀察作為(wei) 一個(ge) 完整單元的輕木、橡膠和纖維的總體(ti) 抗彎剛度EI，那麽(me) 總體(ti) 剛度表示正確，質量分布正確，我們(men) 很好地正確預測了好幾階模態 – 並且在2種不同的攝動邊界條件下，也是這樣。
圖1 – 示意圖 – 等效截麵特性
並且讓我把這個(ge) 再進一步，看一看圖1底部的圖像。比如說出於(yu) 某種原因，不能讓矩形近似像現在這麽(me) 高，需要讓它厚度減半。為(wei) 了那麽(me) 做，不管怎樣我需要改變剛度，因為(wei) 薄弱軸附近的工字部分不像更厚截麵部分那樣剛硬。因為(wei) 工字有t^3項，所以不得不通過調整抗彎剛度EI項來增加那個(ge) 薄弱部分的有效剛度，完成這種改變。所以彈性模量E需要按照2^3調整，使總體(ti) 截麵具有相同的等效剛度。但是材料的真實彈性模量E不會(hui) 是那個(ge) 值 – 模型需要調整材料來補償(chang) 物理尺寸上的改變。
因此這裏重要的是，就總體(ti) 質量和剛度分布而言，我們(men) 把一切都考慮進去，使得係統具有正確的總體(ti) 等效表現方式，這樣的話，可以正確地測量響應，結構具有正確的總體(ti) 重量以及正確的剛度，這樣如果你施加一個(ge) 靜態力到上麵去，你會(hui) 得到正確的位移。
並且順便說一聲，zui後利用修正的材料試驗方法重新評估材料的特性，有限元模型的相關(guan) 程度極大地得到了改善，頻率和振型相關(guan) 程度非常令人滿意。現在所有的材料特性跟我們(men) 可能預期的更為(wei) 一致。但重要的是，隻有在考慮係統響應的時候，任何修正後的模型才可以用於(yu) 正確地估計係統特性。如果你有關(guan) 於(yu) 模態分析的任何其他問題，盡管問我好了。
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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！
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