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（九十九）趣味解讀模態空間– 測試求頻率時重力起作用嗎？朝向有影響嗎？
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關(guan) 於(yu) 這個(ge) 問題，要討論幾件事情。做模態試驗時，我們(men) 確實需要討論一些起作用的事情。
一般而言，從(cong) 理論的角度，對我們(men) 所麵臨(lin) 的大多數情形，對頻率和模態振型重力作用沒有影響。那是因為(wei) 我們(men) 對係統定義(yi) 所寫(xie) 的方程是從(cong) 靜態平衡的角度寫(xie) 的，重力作用沒有影響（但稍後，我將要討論實際情況，其中這點未必為(wei) 真。）。
考慮一個(ge) 簡單梁，如圖1中所示。現在當我們(men) 建這個(ge) 梁的有限元模型時，相對於(yu) 重力，我們(men) 按哪種方式對梁取向，都無關(guan) 緊要，不管我們(men) 選擇橫截麵朝向如圖中右上方還是如圖中右下方所示，頻率通常都不會(hui) 有任何差別。計算得到的頻率將會(hui) 一樣，因為(wei) 不考慮重力，且我們(men) 假設結構是關(guan) 於(yu) 靜態平衡點求值的，同時假設重力作用基本上沒有引起很大的結構變形。（至少我們(men) 建立有限元模型時，我們(men) 是這樣假設的。）
圖1：模態測試的梁示意圖
但是需要多點額外考慮的是zui後的那句話。圖2顯示了幾種布置方案，可能需要進行些額外討論。第1種布置方案是圖2中間部分所示的那個(ge) 。這裏假定梁沿著中性軸擺放，沒有明顯的梁變形。這種情況下，梁朝向實際上毫無影響。試驗得到的頻率不受相對重力的梁朝向影響。
圖2：幾種布置方案的梁示意圖
但是，現在我們(men) 考慮圖2上部的布置方案。這種情況下，施加軸向載荷，引起梁向上彎曲。當這種情況發生時，實際上對梁的剛度有影響。因為(wei) 梁向上彎，剛度增加。並且我們(men) 知道這是真實的。拱形布置實際上比平麵布置更剛。想想所有的橋跨和大梁總是輕微的拱起吧，因為(wei) 這是一種更剛的布置方案。所以，如果施加了一個(ge) 壓縮的預載荷，梁向上變形，則這種拱形的布置跟正常的不變形布置比，剛度要大些。
圖2中下部的布置展示了重力載荷造成的變形。重力引起的變形對剛度有影響，特別是對很薄而輕的構造，如風機葉片，這合乎情理。現在，如果梁旋轉，且剛度更大的橫截麵現在受到重力引起的載荷，那麽(me) 變形會(hui) 更小，極大地減小了重力影響。
那麽(me) 從(cong) 理論上講，由於(yu) 假設變形小且重力作用不明顯，則重力載荷沒有影響。 但是，如果由於(yu) 結構的柔性特征引起了更大的靜態變形，那麽(me) 做這樣的假設就不一定合理了。則梁的朝向方位就有很大的影響了。
那麽(me) 什麽(me) 時候這會(hui) 成為(wei) 關(guan) 注的問題呢？嗯，對於(yu) 大型的風電葉片，結構很柔，由於(yu) 葉片相對重力的朝向所導致的，葉片橫截麵朝向（揮舞相對於(yu) 擺振）對葉片的有效剛度具有很大的影響。
圖3展示了風電葉片的兩(liang) 種布置方案，它們(men) 都對葉片相對於(yu) 重力的朝向敏感。風機葉片受到相對重力朝向的重要影響，朝向會(hui) 影響固有頻率。看一下葉片，兩(liang) 種朝向顯然有所區別。跟更為(wei) 剛硬的擺振方向相比，揮舞（更弱的軸）方向對於(yu) 自重的影響更為(wei) 敏感。
但是，這裏有另外一個(ge) 考慮因素，被多數人所經常忽視。如所預料，自重載荷引起結構的變形。但這個(ge) 自重變形可能會(hui) 引起很大的載荷，作用到一些內(nei) 部構件上 — 這些載荷可能引起杆件足夠大的變形，使得內(nei) 部結構加強，它們(men) 轉變成跟設計圖紙標稱尺寸大為(wei) 不同的結構。與(yu) 基於(yu) 設計圖紙標稱尺寸所具有的剛度比，這些變形將基本上使得內(nei) 部加強構件具有很不一樣的剛度。這跟圖2上部所示的預應力梁非常相似，它跟標稱尺寸比大為(wei) 不同。
圖3：9米長風電葉片試驗示意圖
圖4中肋拱加強機翼板構造是一個(ge) 很好的橫截麵例子，其中這個(ge) 問題關(guan) 係重大；右邊簡圖顯示了一種簡單的機翼構造，其中左側(ce) 機翼（藍色）基本上沒有重力所致的變形，但是右側(ce) 機翼（紅色）顯示出重力引起的顯著變形。對這個(ge) 輕薄的板構造（紅色），自重或者結構載荷會(hui) 引起變形，它可能會(hui) 使肋拱加強的內(nei) 部結構板變得彎曲 — 並且這種載荷可能引起極大的變形，致使幾何形狀與(yu) 不再符合CAD圖紙所標注的公稱尺寸。以致於(yu) 這些內(nei) 部肋拱加強部件，當考慮重力載荷時，可能會(hui) 對測試結構的朝向非常敏感。
圖4：肋拱加強機翼板構造
所以，通常我們(men) 不比考慮重力影響，除非它們(men) 引起很大的變形，嚴(yan) 重地改變了定義(yi) 有限元模型的幾何形狀。
我希望這有助於(yu) 解釋你的問題。如果你有關(guan) 於(yu) 模態分析的任何問題，盡管問我好了。
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:
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• 自動零點搜索
• 確認對質量保證的影響
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自動模態脈衝(chong) 錘特點：
• 自動零點搜索
• 可重複的單擊激發
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• 自動搜索和調整衝(chong) 擊力
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雙重撞擊激勵可以在時域和頻域檢測到
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