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（十四）趣味解讀模態空間--我能用傾(qing) 斜角度激勵進行模態試驗嗎
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我用X方向激勵進行試驗，可以觀察到一些模態，
而用Y方向激勵再進行一個(ge) 試驗，又可以觀察到一些不同的模態。
作為(wei) 替代我能用傾(qing) 斜角度嗎？
嗯，問得很好。這是一個(ge) 用激振器激勵進行模態試驗時經常會(hui) 遇到的問題。當然，用激振器在與(yu) 結構成一定角度的方向上進行試驗是完全可以接受的。但是我們(men) 需要關(guan) 心的一件事情是，要確保我們(men) 選的參考點沒有位於(yu) 某一階模態的節點上。讓我們(men) 多討論一點這個(ge) 問題吧。
我們(men) 用一個(ge) 簡單的結構來開始這個(ge) 討論，這個(ge) 結構實際上具有確定方向的模態振型。那麽(me) ，我說的那話是什麽(me) 意思。這意味著對於(yu) 某一階特定的結構模態，響應主要在某一個(ge) 方向上，並且在其他的方向上簡直沒有響應。而另外一階模態可能具有與(yu) 第1階模態不同方向的響應，而在其他方向上幾乎沒有響應。
為(wei) 了說明這點，考慮圖1所示的這個(ge) 非常簡單的框架。我們(men) 看出，結構的1階模態主要是在水平方向上運動，在垂直方向上響應一點也沒有。可是，結構的2階模態主要是在垂直方向上運動，在水平方向上沒有運動。我們(men) 也可以看出，3階和4階模態遵循相同的趨勢。5階和6階模態在水平和垂直方向上都有運動，垂直方向略占優(you) 勢。
在結構的前6階模態的帶寬範圍內(nei) ，如果觀察垂直方向上的一個(ge) 驅動點測量結果（如圖2所示），那麽(me) 我們(men) 注意到，在測得的頻響函數中，隻有2個(ge) 明顯的峰。但是我們(men) 知道，在這個(ge) 頻率範圍內(nei) 有6階模態。另一方麵，如果我們(men) 在水平方向上得到一個(ge) 驅動點測量結果，那麽(me) 也僅(jin) 會(hui) 觀察到4個(ge) 峰。但是，當更仔細地審視測量結果時，會(hui) 注意到，每個(ge) 測量結果的前2階固有頻率是不同的。
因此我們(men) 現在可以看出，在每次測量結果中有些模態是觀察不到的。這直截了當地表明了如果我們(men) 選定所示的這兩(liang) 個(ge) 測點中的任何一個(ge) 作為(wei) 參考點，那麽(me) 很顯然我們(men) 將觀察不到結構的所有階模態。但是為(wei) 什麽(me) 會(hui) 這樣。
讓我們(men) 回憶一下頻響函數方程
對於(yu) 3階模態，將它展開（為(wei) 了示意）
對於(yu) 頻響函數形式中的係統每階模態，這個(ge) 方程由留數（在分子中）和ji點（在分母中）來描述。我們(men) 也要記住，留數與(yu) 模態振型（以及歸一化因子）直接相關(guan) ，如下所示
所以可以根據留數或模態振型來寫(xie) 頻響函數。當按照模態振型寫(xie) 時，則情況變得很清楚，如果參考點位置的模態振型值為(wei) 零（或者幾乎為(wei) 零），那麽(me) 在頻響函數中將觀察不到那階模態。所以進行良好的模態試驗布置的訣竅是，總要選一個(ge) 參考點，任何時候從(cong) 這個(ge) 參考點上都可以看到所有階模態。但是有時說到容易做到難，特別是當我不確定預期的結構模態會(hui) 是什麽(me) 樣子的時候。（做一個(ge) 放馬後炮的人總是很簡單。）
所以現在我們(men) 分別看看前4階模態。那麽(me) 很容易看出z優(you) 參考點位置是結構上模態振型z大的點。但我很快意識到，對於(yu) 每階模態這個(ge) 點都不同。訣竅是選一個(ge) 點，可以“相當好”地觀察到每一階模態。大多數人裹足不前的地方是他們(men) 試圖按照簡單的直角坐標係 — 用x、y和z方向，進行思考。
如果我試圖在一個(ge) 點上對結構作用一個(ge) 力，力與(yu) 全局直角坐標係成45度角，情況又會(hui) 怎樣？要能測量感興(xing) 趣的所有階模態，圖示的參考點會(hui) 合適嗎？
回答這個(ge) 問題的好方法是觀察構成頻響函數的方程。我們(men) 很快發現可以根據模態振型來寫(xie) 這個(ge) 方程。考慮係統的前4階模態時，我們(men) 發現每階模態沿著這個(ge) 45度角都有響應分量。這意味著這個(ge) 參考點對於(yu) 測量係統的前4階模態是合適的。但是，如果我更深入地觀察，並考慮5、6階模態，那麽(me) 我很快會(hui) 發現從(cong) 這點參考點上根本就測量不到這兩(liang) 階更高的模態。這是因為(wei) ，橫梁構件的中心點不但是結構5階的節點而且也是6階模態的節點。
所以我們(men) 可以在結構上選取任何一個(ge) 點，相對於(yu) 全局坐標係存在角度。要求是，相對於(yu) 那階模態振型來說，模態振型應該具有顯著的數值；如果選定的參考點是某一階模態的節點，那麽(me) 我在所測的響應中將觀察不到那階模態。zui後稍稍提到的一件事情是，為(wei) 了獲取有效的“歸一化模態振型”，需要有一個(ge) 驅動點測量結果。（我們(men) 將在以後的文章中討論模態振型歸一化。）這意味著響應必須是跟作用力一樣，處於(yu) 同一個(ge) 點，沿著同一個(ge) 方向，進行測量 — 這點也適用於(yu) 與(yu) 全局坐標係成角度的參考點測量結果。
我希望這個(ge) 解釋有助於(yu) 你理解這點，你可以為(wei) 參考點選取任意角度 — 隻要它不是某一階模態的節點即可。如果你有關(guan) 於(yu) 模態分析的任何其他內(nei) 容，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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