重慶大學(xué)機械工程研究生結(jié)構(gòu)模態(tài)實驗報告

《重慶大學(xué)機械工程研究生結(jié)構(gòu)模態(tài)實驗報告》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。

1、重慶大學(xué)學(xué)生實驗報告實驗課程名稱結(jié)構(gòu)模態(tài)實驗開課實驗室汽車結(jié)構(gòu)實驗室學(xué)院機械程學(xué)I年級專業(yè)班機械電子1班學(xué)生姓名汶睿學(xué)號20120713094t開課時間2014至2015學(xué)年第學(xué)期總成績教師簽名機械工程學(xué)院制《結(jié)構(gòu)模態(tài)分析》實驗報告開課實驗室：機械工程學(xué)院汽車結(jié)構(gòu)實驗室2014年12月11日學(xué)院機械工程學(xué)院年級、專業(yè)、班2014級機電1班姓名汶睿成績課程名稱結(jié)構(gòu)模態(tài)實驗實驗項n名稱結(jié)構(gòu)模態(tài)分析指導(dǎo)教師王攀教師評語教師簽名：年月曰一、實驗?zāi)康?.了解結(jié)構(gòu)模態(tài)分析的常用方法；2.掌握模態(tài)分析的過程和意義；3.了解并掌握實

2、驗?zāi)B(tài)分析的關(guān)鍵步驟：(1).結(jié)構(gòu)測量點和激振點的選擇方法：(2).了解模態(tài)分析試驗采用的儀器：試驗儀器的連接、安裝、調(diào)整；(3).激振時各測點力信號和響應(yīng)信號的測S及利用這些測fi信號求取傳遞函數(shù)，并分析影響傳遞函數(shù)精度的因素。4.學(xué)習(xí)并運用常用模態(tài)分析軟件。二、實驗原理模態(tài)分析是研究結(jié)構(gòu)動力特性的一種近代方法，是系統(tǒng)辨別方法在工程振動領(lǐng)域屮的應(yīng)用。模態(tài)是機械結(jié)構(gòu)的固有振動特性，每一個模態(tài)具有特定的固有頻率、阻尼比和模態(tài)振型。這些模態(tài)參數(shù)可以巾計算或試驗分析取得，這樣一個計算或試驗分析過程稱為模態(tài)分析。振動模態(tài)是彈

3、性結(jié)構(gòu)固有的、整體的特性。如果通過模態(tài)分析方法搞清楚了結(jié)構(gòu)物在某一易受影響的頻率范圍內(nèi)，各階主要模態(tài)的特性，就可能預(yù)知結(jié)構(gòu)在此頻段N，在外部或內(nèi)部各種振源作用下實際振動響應(yīng)，而且一旦通過模態(tài)分析知道模態(tài)參數(shù)并給予驗證，就可以把這些參數(shù)用于(重)設(shè)計過程，優(yōu)化系統(tǒng)動態(tài)特性，或者研宄把該結(jié)構(gòu)連接到其他結(jié)構(gòu)上時所產(chǎn)生的影響。因此，模態(tài)分析是結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計及設(shè)備故障診斷的重要方法。工程實際屮的振動系統(tǒng)都是連續(xù)彈性體，其質(zhì)與剛度具有分析的性質(zhì)，只有掌握無限多個點在每瞬間時的運動惜況，才能全而描述系統(tǒng)的振動。因此，理論上它們都屬于

4、無限多自由度的系統(tǒng)，需要用連續(xù)模型才能加以描述。但實際上不可能這樣做，通常采用簡化的方法，歸結(jié)為有限個向巾度的模型來進行分析，即將系統(tǒng)抽象為巾一些集屮質(zhì)W:塊和彈性元件組成的模型。如果簡化的系統(tǒng)模型屮有ri個集中質(zhì)量，一般它便是一個n自由度的系統(tǒng)，需要n個獨立坐標來描述它們的運動，系統(tǒng)的運動方程是n個二階互相耦合（聯(lián)立）的常微分方程。模態(tài)分析是在承認實際結(jié)構(gòu)可以運用所謂“模態(tài)模型”來描述其動態(tài)響應(yīng)的條件下，通過實驗數(shù)據(jù)的處理和分析，尋求其“模態(tài)參數(shù)”，是一種參數(shù)識別的方法。模態(tài)分析的實質(zhì)，是一種坐標轉(zhuǎn)換。其目的在于把

5、原在物理坐標系統(tǒng)中描述的響應(yīng)向量，放到所謂“模態(tài)坐標系統(tǒng)”中來描述。這一坐.標系統(tǒng)的每一個基向量恰是振動系統(tǒng)的一個特征向量。也就是說在這個坐標下，振動方程是一組互無耦合的方程，分別描述振動系統(tǒng)的各階振動形式，每個坐標均可單獨求解，得到系統(tǒng)的某階結(jié)構(gòu)參數(shù)。實驗?zāi)B(tài)分析采用的方法有主模態(tài)法、頻響函數(shù)法等。主模態(tài)法是利用多點正弦激勵，使系統(tǒng)作純模態(tài)振動，由此求得模態(tài)參數(shù)。頻響函數(shù)法一般是利用單點激振，先求出結(jié)構(gòu)的頻響函數(shù)，再確定模態(tài)參數(shù)。模態(tài)參數(shù)主要包括固有頻率仞,.，固有振型{列,.，模態(tài)質(zhì)量m、，模態(tài)剛度<和模態(tài)阻尼C

6、，.。其中固有頻率和固有振型能直接反映系統(tǒng)的振動特性。在工程應(yīng)用中尤為重要。由實驗?zāi)B(tài)分析得到的模態(tài)參數(shù)及模態(tài)振型圖可用于實驗對象的運動精度分析、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析、結(jié)構(gòu)疲勞強度分析以及結(jié)構(gòu)動態(tài)特性的優(yōu)化設(shè)計。對于一個機構(gòu)系統(tǒng)，其動態(tài)特性可用系統(tǒng)的固有頻率、阻尼和振型來描述，與模態(tài)質(zhì)量和模態(tài)剛度一起統(tǒng)稱為機械系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)。要求取模態(tài)參數(shù)，可以通過兩個方法：一是運用三維軟件建立動力學(xué)模型進行模態(tài)分析；二是通過實驗數(shù)據(jù)求取模態(tài)參數(shù)即實驗?zāi)B(tài)分析。對于一個線性系統(tǒng)，若在某一點施加激振力&，系統(tǒng)各點的振動響應(yīng)為；，則{X}=

7、[H]{F}（1-1）為傳遞函數(shù)矩陣，任意元素~，可以通過激振試驗得到:(1-2)韻測量方法是給系統(tǒng)施加一有限寬頻率的激振力（沖擊也是一有限帶寬激振力），同時測量系統(tǒng)的響應(yīng)，將力和響應(yīng)信號進行濾波，A/D轉(zhuǎn)換并離散采樣，進行雙通道叩T變換，計算激振力&與響應(yīng)之間的傳遞函數(shù)％。對測量的傳遞函數(shù)進行曲線擬合得到模態(tài)參數(shù)。本實驗采用脈沖錘（力錘）對平板試件進行敲擊，激勵出各種模態(tài)。實驗原理圖如圖1所示。4）電荷放大器；5）數(shù)據(jù)采集卡；6）B&K模態(tài)分析和處理軟件、計算機;四、實驗步驟1）按原理圖1連接儀器，并調(diào)整好各儀器

8、的開關(guān)檔位，傳遞函數(shù)靈敏頻率分析范圍為500HZ以內(nèi)，低通可取截止頻率為300HZ。2）選擇測點建立被測結(jié)構(gòu)的幾何模型。3）測量信號的數(shù)據(jù)采集和雙通譜分析，主要求各測點傳遞函數(shù)，頻率分析范圍力0—500HZ,低通濾波截止頻率為300HZ,設(shè)置沖擊激勵測量參數(shù)，采用8—10段平均，并將數(shù)據(jù)保存。4）用十個傳遞函數(shù)同吋顯示功能確定系統(tǒng)的前六階共有頻