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模態空間係列(四十一)趣味解讀模態空間--平板的模態振型有什麽預先確定的順序嗎?

發布時間:2022-05-31 10:24:09 瀏覽量:3231 作者:Peter Avitabile

摘要

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。


正文


模態空間係列(四十一)趣味解讀模態空間--平板的模態振型有什麽(me) 預先確定的順序嗎?


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。



平板的模態振型有什麽(me) 預先確定的順序嗎?我們(men) 討論一下這個(ge) 問題


這是問題經常被提出來,次數比你能想像到的還要多。這個(ge) 問題需要討論,將給出一些例子來解釋和講明白這個(ge) 經常令人困惑的內(nei) 容。


我常常聽到有人說一個(ge) 結構的模態總是首先從(cong) 扭轉開始。盡管對於(yu) 他們(men) 的特定国产成人在线观看免费网站,這可能是真的,他們(men) 的結構構造中常見的模態可能是從(cong) 扭轉開始的,但是對於(yu) 階次或者模態的次序,沒有預先確定的規律。


例如,很多人時常認為(wei) 板的模態必然從(cong) 扭轉開始 – 但是這點的發生是沒有數學理由的。它隻可能是,在過去他們(men) 曾經見過的平板結構都具有一階扭轉的模態。當然一旦有人看見扭轉模態作為(wei) 結構的第1階模態,見了很多次,於(yu) 是永遠不變地,所有的板類結構必然具有扭轉的第1階模態。這根本就不對。


我記起很多年前的一個(ge) 例子,當時在一個(ge) 新的加強的白車身結構上進行分析。結構工程師耗費了大量的時間專(zhuan) 心於(yu) 設計一個(ge) 結構,使汽車框架的第1階彈性體(ti) 模態有一個(ge) 明顯的增加。在那時之前,這類結構的模態總是首先從(cong) 扭轉(T)開始,下麵隨之而來的是彎曲(B)。當分析第1個(ge) 解析模型時,汽車框架的第1階模態原來竟然是彎曲而不是扭轉。對於(yu) 這個(ge) 問題,存在令人難以置信的混亂(luan) ,因為(wei) 直到此時,第1階模態還總是扭轉 – 似乎它是一成不變的(如同第十一誡!)


沒人相信這個(ge) 模型,因為(wei) 這看上去跟每個(ge) 人認為(wei) 的“事情就是這個(ge) 樣子的”完全相互矛盾。但是對於(yu) 事情應該是那個(ge) 樣子確實沒有依據。模型是分布的質量和剛度,由此得到特征解,產(chan) 生滿足力平衡方程的頻率和模態振型。如果模型事先是正確的,那麽(me) 求解將會(hui) 確定滿足這個(ge) 數學問題的頻率和模態順序。(當然,模型中可能會(hui) 有誤差,但那完全是另外一回事。)


簡單的事實是,頻率和模態振型順序由結構的質量和剛度分布決(jue) 定,而不由別的什麽(me) 來決(jue) 定。


為(wei) 了說明模態次序安排的可能性,生成三個(ge) 具有不同長寬比的板結構,得到每個(ge) 的有限元解。這些如圖中所示,按照從(cong) 上到下,模態從(cong) 低到高排列。模態進一步用B標示,表示沿著板的長邊彎曲,B2表示沿著板的短邊完全,而T表示關(guan) 於(yu) 對稱軸扭轉。對於(yu) 分析的這三個(ge) 不同的平板,沒有確定的模態振型次序。每個(ge) 板具有不同的組合,如圖所示。



另外既然我們(men) 談及模態振型,那麽(me) 問題是,與(yu) 沿著板的短邊彎曲的模態比(B2),沿著板的長邊彎曲的模態(B)是否總是出現在更低的頻率上?現在在你太快地回答這個(ge) 問題之前,停一下,思考一會(hui) 兒(er) ……


這是個(ge) 腦筋急轉彎嗎?在我回答這個(ge) 問題之前我需要思考什麽(me) ?材料屬性是什麽(me) ?另外他們(men) 沿長邊和沿短邊一樣嗎?如果材料是各向同性的,那麽(me) 沿長邊的彎曲模態(B)出現在沿短邊的彎曲模態(B2)的前麵。但是如果材料是一種加強的碳纖維複合材料,其中加強纖維沿著板的長邊方向排列,又會(hui) 怎樣呢?那麽(me) 有可能板沿著那個(ge) 方向上的剛度更高。那麽(me) 也有可能沿著短邊的彎曲頻率(B2)出現在沿著長邊的頻率(B)的前麵。(哎呀,托托-說不準我們(men) 置身陌生之境了! – 綠野仙蹤台詞)顯然,這裏重要的是,你確實需要思考這種可能性。這是一個(ge) 很有可能的現實!


我已經盡力回答你的關(guan) 於(yu) 平板模態階次的問題了。顯然,任何具有特有的彎曲和扭轉模態的結構也同樣如此 – 不僅(jin) 僅(jin) 是板結構。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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