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（十三）趣味解讀模態空間--我展示模態振型給人看，他們(men) 問我結構設計的好嗎？
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我展示模態振型給人看，他們(men) 問我結構設計的好嗎？
我該告訴他們(men) 什麽(me) ？
如果我每聽到這個(ge) 問題一次，能得到一美元，那我就發財了！基本回答是，你還沒有足夠的信息來回答這個(ge) 問題。問這個(ge) 問題的人也不知道他們(men) 在問什麽(me) 。你不得不非常委婉地告訴他們(men) ，這個(ge) 問題問得有點傻。
他們(men) 為(wei) 什麽(me) 動不動就問這個(ge) 問題的一個(ge) 原因是，因為(wei) 你可能給他們(men) 展示了一個(ge) 振型動畫，他們(men) 的印象是結構正在變形（因為(wei) 他們(men) 在計算機屏幕上看到了撓度變形）。當然你知道，這僅(jin) 僅(jin) 是結構受到力的激勵，力激起那階模態時所呈現出的一個(ge) 特征形狀。我有時聽到有人說“嗯，讓我們(men) 加大動畫振幅，看看在屏幕上我們(men) 能否破壞結構”。（當然，這也太荒謬了！！！不可能發生）我利用這句話來開端來解釋振型到底是什麽(me) 。動畫僅(jin) 僅(jin) 是一種手段，來理解如果激勵函數激起了那階模態，結構將如何變形。
這裏的一個(ge) 關(guan) 鍵點是，我們(men) 需要知道施加的激振力。出於(yu) 某些原因，人們(men) 忘記了，要得到響應，還需要一個(ge) 施加到係統上的力。這個(ge) 物理運動方程是
而等價(jia) 的模態空間表達式是
注意，在這個(ge) 方程的右側(ce) 有一個(ge) 激振力。當我們(men) 求解係統特征方程時，假定在右側(ce) 沒有激振力。這就是我們(men) 如何獲得係統的動態特性的。看待這個(ge) 問題的一個(ge) 角度是，係統模態不過是一組非常複雜的濾波器，在頻率基礎上具有將輸入信號進行放大和衰減的能力。對於(yu) 一個(ge) 特定的国产成人在线观看免费网站，如果僅(jin) 僅(jin) 觀察這些濾波器本身，我們(men) 能夠對這些濾波器做出是好還是壞的任何評價(jia) 嗎？當然不能！我們(men) 所能說的就是這些濾波器具有某些特性，與(yu) 中心頻率、滾降、和某些增益設置有關(guan) ，如圖1所示。
嗯 … 結構係統的動力學特性也十分類似。我們(men) 可以確定每一階模態（每一個(ge) 濾波器），它具有一個(ge) 固有頻率（中心頻率）、阻尼（滾降）、和留數/模態振型（增益）。我們(men) 需要非常清楚地認識到，模態振型僅(jin) 僅(jin) 是屬性，而且我們(men) 無法確定某一階模態是好還是壞，除非我們(men) 知道了激勵函數 — 也即方程的右側(ce) 。
另一個(ge) 例子，比如說我們(men) 想要確定一個(ge) 懸臂梁的剛度。嗯，我們(men) 可以到試驗室裏去，在懸臂梁的端部施加一個(ge) 力，測量得到的位移。我們(men) 知道，可以確定剛度為(wei) K = F / X。現在這個(ge) 剛度是梁的一個(ge) 重要參數或屬性。但是當我確定了剛度，我就知道梁是合格的還是不合格的嗎？當然不能！我需要知道實際上施加到梁上的力 — 難道不是嗎？你看，在試驗室裏，為(wei) 了確定梁的屬性，我們(men) 施加了一個(ge) 任意力，並測量了這個(ge) 力引起的位移。在我們(men) 能夠計算實際位移之前，有人需要確定這個(ge) 真實shi界的實際作用力。並且，接下來我需要有一些規範，規定如何評估結構在設計或真實shi界作用力下的可接受性 — 這給我帶來了另外一個(ge) 重要的問題。
人們(men) 經常忘記的一件事情是，一旦獲得了模態振型並確定了動態設計力，就可以計算響應了，但有人需要確定一個(ge) 規範，規定對於(yu) 響應，什麽(me) 是可以接受的，什麽(me) 是不可以接受的。有時，這是結構動力學響應建模過程中一個(ge) 令人沮喪(sang) 的部分。響應可以計算，但沒人確定可以接受的水平是什麽(me) 。在提取非常生動的模態振型的過程中，很多時候，人們(men) 對這個(ge) 非常重要的細節視而不見。接下來，每個(ge) 人都問 … 多大程度的變形是可以接受的，部件的壽命有多長，它“感覺”好嗎，響應太吵嗎？等等。
既然我們(men) 已經討論了不少這方麵的內(nei) 容，我們(men) 回過頭來看看我們(men) 的平板例子，先前我們(men) 討論過模態分析的各個(ge) 方麵內(nei) 容。圖2展示了一個(ge) 典型的強迫激勵振動問題的示意圖。存在某種激振力，作用在時域內(nei) 。嗯，這個(ge) 時域信號讓人非常困惑，那麽(me) 將這個(ge) 力用FFT方法轉換到頻域，有助於(yu) 確定力的某些重要特性。現在我知道，將這個(ge) 力乘以頻響函數可以得到係統的輸出。接下來，如果想要的話，那個(ge) 輸出可以變換回時域。對了，這裏要做的非常重要的一點是，力譜乘以FRF。
這意味著，這個(ge) 乘積將輸入力譜進行了放大和衰減。在頻率基礎上，FRF決(jue) 定了這個(ge) 力是怎樣放大和衰減的。上圖中，FRF好像對所示的全部4階模態都有貢獻。這假定了作用力和響應位於(yu) 某個(ge) 點上，在這個(ge) 點上係統4階模態的每一階都有參與(yu) 。
但是如果力作用在某一階模態的節點上，情況又會(hui) 怎樣呢？比方說，力作用在沿著平板邊長方向的對稱線上。那麽(me) ，從(cong) 這個(ge) 位置上，這個(ge) 作用力將不能激起任何扭轉模態；則我們(men) 說，由於(yu) 那個(ge) 力的原因，這些模態沒有參與(yu) 到平板響應中去。對於(yu) 響應位置，情況也同樣如此。所以我們(men) 可以看出，不但輸入位置而且輸出位置都會(hui) 對係統的響應有影響。（事實上，對於(yu) 某一階特定模態對總體(ti) 響應有多大程度的貢獻，模態振型的振幅有著強烈的影響。）
盡管我們(men) 可以講，某些階模態可能沒有參與(yu) 到係統響應中去，這並不意味這這些階模態不存在 — 隻是不需要它們(men) 來計算係統響應。但是這些模態仍然存在 — 它們(men) 確定了係統的動力學特性。根據作用力施加的位置以及需要測量響應的位置（還有信號的頻率成分），將決(jue) 定結構是如何響應的。某些模態在響應水平中可能更占優(you) 勢，而其他階模態在響應中可能不占優(you) 勢 — 可能隻是沒有在一個(ge) 統一的基礎上將它們(men) 激發起來。
所以我們(men) 需要記住的一點是，模態試驗僅(jin) 僅(jin) 確立了係統的特性。我們(men) 施加一個(ge) 任意的力，測量力的同時測量作用力引起的係統響應。這使得我們(men) 能夠確定係統的動力學特性 — 頻率、阻尼和模態振型。這些僅(jin) 僅(jin) 是係統的屬性。如果一個(ge) 力施加到係統之上，激起了一階或更多階的係統模態，那麽(me) 我們(men) 展示模態振型（對它們(men) 進行動畫）是為(wei) 了更好地理解結構可能是怎樣變形的。記住模態分析不利用方程右側(ce) 的激振力 — 模態振型獨立於(yu) 激振力。
現在我希望你理解了為(wei) 什麽(me) 你不能回答你問得那個(ge) 問題了。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！
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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