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（八十六）趣味解讀模態空間-我們(men) 總是將試驗與(yu) 完全固支模型比較。真的能在實驗室裏模擬固支嗎？
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我們(men) 總是將試驗與(yu) 完全固支模型進行比較。你真的能在實驗室裏模擬固支嗎？
我們(men) 看一看並理解這個(ge) 問題。
這已經成了討論的慣常話題，隻要我還能記事 – 並且隨著變老，盡管我可能會(hui) 忘記某些事情，但這個(ge) 話題我能記得很好。看起來這個(ge) 話題總是不斷地冒出來引起討論。當然，這個(ge) 會(hui) 發生是因為(wei) 分析圈子與(yu) 試驗圈子大相徑庭的緣故。
在建立分析模型時，我們(men) 總是非常簡單地確定一個(ge) 邊界條件，加到模型上去。如果想要，我們(men) 可以讓它完全自由-自由。但是當然，真實shi界與(yu) 分析shi界比是大為(wei) 不同的（分析shi界充滿了“假設”，在真實shi界中那或許就不可能）。
但是至少在自由-自由邊界條件下，我們(men) 常常可以很好地逼近那個(ge) 條件。事實上，我們(men) 常常願意按照這種方式進行試驗，因為(wei) 這樣的話，對於(yu) 不是自由-自由的條件，試驗裝夾方式和相關(guan) 的試驗設置之間少有相互作用。（記住在上篇文章中，一個(ge) 看上去很不明顯的試驗設置變化zui終是如何導致試驗結果產(chan) 生了非常大的改變。）
問題是，很多時候在部件的連接點，我們(men) 願意用約束的邊界條件來驗證分析模型。從(cong) 解析的角度看，這非常可取。但是從(cong) 實際試驗的角度，從(cong) 各種不同的方麵，這是非常複雜的。關(guan) 於(yu) 安裝麵的平麵度，螺栓預載荷等等，有著各種各樣的問題，這是非常重要的。
但是有一個(ge) 問題，一個(ge) 總被誤解的問題是，關(guan) 於(yu) 產(chan) 生那個(ge) 所謂的固支條件，到底硬度要多硬，重量要多重。很多人試圖設計“一個(ge) 無窮剛度”的支撐框架或者試驗夾具。但是我們(men) 都知道任何結構都會(hui) 有共振頻率，問題隻是它們(men) 可能發生在什麽(me) 地方，對於(yu) 實際產(chan) 生固支條件的能力可能會(hui) 有什麽(me) 影響。對於(yu) 前麵的少數幾階低階彈性體(ti) 模態，試驗夾具可能是勝任的，但是zui終會(hui) 有夾具共振，可能與(yu) 試驗對象相互影響。
另外一種模擬固支條件的方法是提供一個(ge) 非常巨大的慣性質量。一般來講這往往是得到固支邊界的更好的辦法，但是人們(men) 常常不能準確地知道實際上需要多大的質量來達到這個(ge) 條件。有時，你會(hui) 聽到有人聲稱慣性質量需要比試驗對象的質量大10倍以上。不知什麽(me) 原因，人們(men) 認為(wei) 10：1這個(ge) 比值是所有問題的答案。但是我們(men) 忘記了，這些“經驗法則”要追溯到早期，
那時我們(men) 都用計算尺進行計算。在那種精度等級上， 10：1規則或許是一種良好的大概估計。但是目前對於(yu) 所有這些複雜的模型，在能夠求解的條件下，我們(men) 真的應該重新考慮那個(ge) 10：1規則。
為(wei) 了說明這個(ge) 問題，用一個(ge) 類似長梁結構的簡單例子來解釋。為(wei) 了得到揮舞模態，我們(men) 近期對一個(ge) 9m的發電機葉片進行了自由-自由試驗。相對於(yu) 慣性負載結合部位來模擬固支條件，這是一個(ge) 用來討論的極好物件。
自由-自由情況下測試9m葉片，對前麵少數幾階模態的單獨揮舞運動，用一個(ge) 非常粗糙的梁有限元模型來建模這個(ge) 風電機葉片。目的是為(wei) 了利用那個(ge) 自由-自由模型，接著施加一個(ge) “完全解析的固支邊界條件”，並將它與(yu) 很多不同的模態進行對比，來研究實際固定葉片到地麵所需的質量的數量影響。
作為(wei) 參考，自由-自由試驗和分析模態如表1所示。簡單起見，這裏沒有描述分析模型和所做的試驗。
表1 – 9m風電葉片自由-自由條件下的模型和測試結果對比
考慮到這個(ge) 粗略的梁有限元模型的粗略程度，可以認為(wei) 這些結果還是不錯的。
現在可以用這個(ge) 分析模型來確定“完全”固支邊界條件，並且作為(wei) 一個(ge) 參考。同時也將用另一個(ge) 分析模型來比較增加很大的“慣性質量”到葉片模型根部的影響。這個(ge) 模型，在不同質量的條件下，將與(yu) “完全”參考模型進行對比。將對比頻率和振型來說明要得到這個(ge) 約束條件所需的質量數量的影響。而且非常重要的是注意到質量並不僅(jin) 僅(jin) 是一個(ge) 集中質量，質量具有轉動影響。而且對於(yu) 一個(ge) 長的懸臂結構，例如發電機葉片，為(wei) 了建立固支模擬條件，zui為(wei) 重要的影響是這些轉動質量的影響。作為(wei) 參考，發電機葉片重量在400磅量級。用一個(ge) 66”×72”×24”的厚鋼板作為(wei) 慣性質量的一個(ge) 近似，它重約22,000 磅，大概比風電機葉片重55倍。
集中質量表示為(wei) M，旋轉質量表示為(wei) MR，在不同的質量、旋轉質量比值的條件下，建立了多個(ge) 模型，並跟“完全”參考模型進行對比，對比得到的模型頻率和振型。表2總結了結果，僅(jin) 僅(jin) 考慮風電機葉片的第1階模態；對表2中所示的不同情形，圖1展示了振型的比較。
表2 – 9m風電葉片在不同的慣性錨固近似和“完全”固支條件下的對比
圖1 – 模態振型曲率的對比
首先注意到，僅(jin) 有M和MR作為(wei) 慣性質量近似的模型沒有很好地複現頻率；意識到錨固重量比葉片重50多倍。同時也注意到模態振型的曲率跟“完全”參考模型沒有很好地吻合起來。現在集中質量加倍，2*M,在相同的轉動質量，MR，條件下，表現出一定程度的改善，但仍有差別。另外如果慣量加倍，而集中質量保持不變，結果也近似相同。曲率有改善，但仍有差別。注意到慣性錨固點的旋轉質量是使得頻率和振型吻合更好的關(guan) 鍵因素。如果轉動慣量按照數量級增加，則頻率會(hui) 更好地相關(guan) ，而且振型的曲率也開始很好地吻合起來。
所以這裏首要問題是，為(wei) 了接近固支條件，慣性質量需要非常大，並且轉動質量的影響更為(wei) 重要，這是因為(wei) 風力發電機葉片的巨大的懸臂影響。顯然具有更低重心的不同結構會(hui) 有不同的結果，但這個(ge) 模型的確表明，對於(yu) 懸臂結構有必要確定慣性錨固點的正確特性，這很重要。
但歸根到底，你必須決(jue) 定距離真正的固支條件多大的變化可以接受；對於(yu) 所要做的試驗目的，多大程度的實際模態振型偏離可以接受。問題是人們(men) 常常沒有考慮過這些問題，哪怕在任何程度上，因而對於(yu) 可以接受多大程度的差異，沒有明確的說法。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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