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。
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模態空間係列（九十二）趣味解讀模態空間-如果試驗和模型之間的頻率很接近，那麽(me) 模型是相關(guan) 的嗎？
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如果試驗和模型之間的頻率很接近，那麽(me) 模型是相關(guan) 的嗎？
你真的一定要觀察模態振型嗎？這很重要，要討論。
這是另一個(ge) 人們(men) 還經常感到困惑的地方。所以人們(men) 常常建立有限元模型，希望確保模型是合理的。為(wei) 了這個(ge) 唯yi的目的，有時特別進行試驗模態測試 – 以提供模型的合理性檢查。
有限元模型是根據很多不同的假設建立的，並且很多地方有問題，例如：
– 結構如何建模
– 用什麽(me) 材料特性
– 結合麵和連接點如何建模
– 等等
這是因為(wei) 有限元模型是一種近似，它是一種建模工具，我們(men) 用來確保設計方案是合理的，適合於(yu) 特定国产成人在线观看免费网站中的預期用途。模型包含許多近似，對於(yu) 大多數的設計，它們(men) 可能都是合理的。幸好在設計上，我們(men) 建立安全、應力限值和其它準則等因子來補償(chang) 那些我們(men) 不知道或不理解的部分。
很多時候，在有限元模型中，有“懲罰因子”或者“低限值因子”可以加到模型上去，因為(wei) 我們(men) 隻是不確定用於(yu) 模型的屬性，認為(wei) 可能由於(yu) 所用的製造工藝或者由於(yu) 加工技術可能附加載荷並造成結構的一般屬性變糟等。
有限元模型是近似。在我們(men) 設計和製造的係統中，我們(men) 用模型來建立一個(ge) “舒適因子”，以對我們(men) 的設計有更大的信心。但重要的是，我們(men) 建立的有限元模態無論如何並不完美。希望它們(men) 是係統的良好近似，我們(men) z盡力建立這個(ge) 係統的動力學特性，但是…在建立這個(ge) 模型過程中，有時我們(men) 忘記了近似。
例如，我們(men) 建立非常複雜的模型，而有時複雜性是關(guan) 注的焦點可能指向的地方。但作為(wei) 錯誤的可能來源，關(guan) 於(yu) 楊氏模量是什麽(me) ，材料密度的簡單問題常常會(hui) 讓人感到驚訝。但還沒有人時常對試驗對象稱重，看看模型重量是否跟實際部件重量一樣。另外，我們(men) 總是接受作為(wei) 公開數值的楊氏模量，沒有想過可能預料到的變化，以及該如何對它進行檢查。
另外，有時CAD模型用於(yu) 模型的幾何形狀生成，沒有實際考慮過，實際的幾何形狀可能是什麽(me) 樣、實際頻率和模態振型可能會(hui) 如何改變。一個(ge) 非常重要的例子是板的平麵度，它包含在有限元模型中。模型可能把板建模為(wei) 平整的，但板的實際翹曲度可能會(hui) 對總體(ti) 頻率預測產(chan) 生極大的影響。圖1顯示了板的幾個(ge) 掃描形狀，板被聲明為(wei) 是平整的，並且模型中也是這麽(me) 建模的，但是對頻率和振型的確定，這些偏離產(chan) 生了非常重要的作用。
圖1 – “假設”平板的變形的幾何形狀
在這個(ge) 特殊的例子中，模型頻率跟實測的很多頻率相匹配，但是振型顯的幾乎完全不相關(guan) – 所以僅(jin) 僅(jin) 頻率匹配並不一定意味著模型沒有問題。
總是引起問題的一個(ge) 特別難題是當試驗模態測試是在夾緊或固支條件下進行時。在這裏，有限元模型可以很容易地預計一個(ge) 固支或夾緊的條件，而在試驗模態測試設置中要完成這個(ge) 就非常困難了 – 但人們(men) 總是試圖按照這種方法進行測試。
一種例子涉及到一個(ge) 複合材料板，板是用某種新型纖維製成的，而複合材料板的特性受到質疑。平板用一個(ge) 夾具進行設置，試圖得到一種固支條件，盡管我們(men) 清楚地知道，可能非常難以實現這種邊界條件。
遺憾的是，分析小組向大家保證夾具綽綽有餘(yu) 。另外他們(men) 明確地聲稱，它“又剛”“又硬”而且“模擬測試的固支條件綽綽有餘(yu) ”。
那麽(me) 這裏對測試唯yi能說的就是，“是什麽(me) 就是什麽(me) ”，並且無論測得了什麽(me) 都將確定試驗設置的實際情況。測得複合材料板的前幾階模態，並進行有限元模型的相關(guan) 分析研究。但是，記住，zui初的有限元模型的纖維特性還不清楚，而試驗的目的就是幫助確定纖維特性。當然，進行的第1次相關(guan) 分析顯示出試驗和模型之間的明顯差別。預期會(hui) 很大，因為(wei) 纖維未知。頻率顯示出相當大的差別，而認為(wei) 振型相關(guan) 程度是合理的，如表1所示。作為(wei) 參考，三個(ge) 模態振型對如圖2所示。
顯然，模型所具有的纖維特性沒有代表複合材料中纖維的實際剛度。因而通過微調纖維特性的方法，調整模型，得到的頻率顯示出了極大的改善。接下來確定模型的頻率，顯示出有很大的改善，如表2 所示。
但是如果你觀察表2，會(hui) 注意到，沒有顯示MAC值。由於(yu) 時間和預算限製，對“調整後的”的有限元模型，沒有進行另外的相關(guan) 分析研究。大家感覺到因為(wei) 頻率對比有了極大的改善，所以沒有必要進一步驗證模型了 – 可以說，頻率都很接近，所以“到此為(wei) 止吧”。
表1 – 複合材料板模型和試驗數據的相關(guan) 分析
圖2 – 第1組相關(guan) 的模態對偶
表2 – “調整後的”符合材料板模型和試驗數據的相關(guan) 分析
但稍後進行了幾個(ge) 補充相關(guan) 分析，並且事實證明，參照zui初，振型相關(guan) 程度嚴(yan) 重地退化了，對2階和3階模態，MAC值比之前低了很多。盡管看上去頻率非常接近，大家樂(le) 於(yu) 使用調整後模型的修正特性。後來實際情況表明，所謂的固支或夾緊的邊界條件具有非常重要的影響。頻率確實跟實測頻率更近了，但是調整了的模型的纖維參數對前3階模態的振型有重要的影響 – 但作為(wei) 模型調整的部分這一點從(cong) 來沒有被檢查過。實際上，夾具的邊界條件並不像分析工程師預期的那樣剛硬，這對於(yu) 振型的相關(guan) 程度有巨大的影響。
所以重要的是，很顯然相關(guan) 分析需要比較頻率和振型。如果隻考慮頻率，那麽(me) 模型可以按照差不多任意的方法進行調整，以得到“匹配的”頻率。非常重要的是，振型應該作為(wei) 相關(guan) 分析過程的部分進行驗證，以進一步證明和證實模型跟實測數據的相關(guan) 分析是有道理的。
已經有很多的實例證實這一點，並且總是建議，模型與(yu) 試驗的相關(guan) 分析包括頻率比較，也包括振型比較。MAC是振型相關(guan) 分析過程的第1步，但是對於(yu) 模型確認，同樣也需要正交性檢查。（僅(jin) 利用MAC作為(wei) 向量相關(guan) 分析工具的一些注意事項，將在後麵的文章中進行討論。）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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關(guan) 於(yu) Gfai tech
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