模態(tài)分析作業(yè)

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1、信號分析與參數(shù)識別考核作業(yè)姓名：學(xué)號：流水號：_______績:完成日期:淺析模態(tài)分析及在機械故障診斷中的應(yīng)用摘要：模態(tài)分析技術(shù)己經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)牛產(chǎn)和研究領(lǐng)域，系統(tǒng)參數(shù)識別與故障診斷己經(jīng)成為重要的技術(shù)[1]。本文主要介紹了模態(tài)分析的定義、類型、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀以及在故障診斷應(yīng)用中的基本方法與技術(shù)，最后簡要闡述了模態(tài)分析在機械工程屮的問題及對未來展望。關(guān)鍵詞：模態(tài)分析定義現(xiàn)狀基本方法問題發(fā)展趨勢Abstract:Modalanalysistechnologyhasbeenwidelyappliedinthefieldofindustrialproductionandresearch

2、,systemparameteridentificationandfaultdiagnosishasbecomeanimportanttechnique[l].Thispapermainlyintroducesthemodalanalysisofthedefinition,types,developmentstatusathomeandabroadaswellasbasicmethodsandtechniquesintheapplicationofthefaultdiagnosis,finallybrieflydescribestheproblemsofthemodalanaly

3、sisinmechanicalengineeringandtheprospectinthefuture.Keywords:ModalanalysisDefinitionTypeBasicmethodsProblemsProspect1?引言模態(tài)分析是研究結(jié)構(gòu)動力特性一種近代方法，是系統(tǒng)辨別方法在工程振動領(lǐng)域中的應(yīng)用。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)言結(jié)構(gòu)在此頻段內(nèi)在外部或內(nèi)部各種振源作用下實際振動響應(yīng)。它是機械故障診斷中的重要分析手段。而在現(xiàn)代，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工程機械設(shè)備不斷向著大型化、高速化、連續(xù)化和自動化的方向發(fā)展

4、。設(shè)備的功能越來越多，性能越來越高，組成和結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中所產(chǎn)生的作用和影響越來越大。然而，機械設(shè)備在運行過程屮發(fā)生任何故障或失效不僅會造成重大的經(jīng)濟損失，真至可能造成人員傷亡。因此，在工程運作中，我們需要利用模態(tài)分析及吋對設(shè)備進行故障診斷以保證工作中的安全性和可靠性。2?模態(tài)分析概述模態(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)可以由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。簡單地說，模態(tài)分析是一種分析方法，是根據(jù)結(jié)構(gòu)的I古I有特性，包括頻率、阻尼和模態(tài)振型，這些動力學(xué)屬性去描述結(jié)構(gòu)的過程。嚴格從

5、數(shù)學(xué)意義上定義是指將線性定常系統(tǒng)振動微分方程組中的物理坐標變換為模態(tài)坐標，對方程解耦使之成為一組以模態(tài)坐標及模態(tài)參數(shù)描述的獨立方程，以便求出系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)。坐標變換的變換矩陣為模態(tài)矩陣，其每列為模態(tài)振型。因此,模態(tài)變換是將方程從物理空間通過模態(tài)變換方程變換到模態(tài)空間的過程；是將一組復(fù)雜的、耦合的物理方程變換成一組單自由度系統(tǒng)的、解的方程的過程。1)經(jīng)典定義將線性定常系統(tǒng)振動微分方程組中的物理坐標變換為模態(tài)坐標，使方程組解耦，成為一組以模態(tài)坐標及模態(tài)參數(shù)描述的獨立方程，以便求出系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)。坐標變換的變換矩陣為模態(tài)矩陣，其毎列為模態(tài)振型［2］。2)類型到目前為止，模態(tài)分析方法主要

6、分三類:經(jīng)驗?zāi)B(tài)分析EMA、工作模態(tài)分析OMA和有限元分析FEA

7、3

8、o(1)經(jīng)驗?zāi)B(tài)分析(ExperimentalModalAnalysis,EMA),也稱為傳統(tǒng)模態(tài)分析或經(jīng)典模態(tài)分析，這一方法創(chuàng)造性地提出了本征模函數(shù)(IMF)的概念，從而賦予了瞬時頻率合理的定義、物理意義和求法，初步建立了以瞬時頻率為表征信號交變的基本量，以本征模函數(shù)為基函數(shù)的新時頻分析方法體系［4］。具體是指通過輸入裝置對結(jié)構(gòu)進行激勵，在激勵的同時測量結(jié)構(gòu)的響應(yīng)的種測試分析方法。輸入裝置主要有力錘和激振器，因此，實驗?zāi)B(tài)分析乂分為力錘激勵EMA技術(shù)和激振器激勵EMA技術(shù)。(2)工作模態(tài)分析(Operatio

9、nalModalAnalysis,OMA)亦常稱為環(huán)境激勵下的模態(tài)分析，只有輸出或激勵未知條件下的模態(tài)分析，是近年來模態(tài)分析領(lǐng)域發(fā)展活躍、新理論新技術(shù)的應(yīng)用層出不窮的一個研究方向，被視為對傳統(tǒng)試驗?zāi)B(tài)分析方法的創(chuàng)新和擴展。工作模態(tài)分析是指在結(jié)構(gòu)運行過程中，只采集結(jié)構(gòu)響應(yīng)信號即可進行結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識別的方法［5］。(3)有限元分析FEA屈結(jié)構(gòu)動力學(xué)正削題，隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展得到了極大的提高，但受無法準確描述復(fù)雜邊界條件、結(jié)構(gòu)物理參數(shù)和部件連接狀態(tài)等不確定性因素的限制，難以達到很