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模態空間係列(五十)趣味解讀模態空間--試驗設置和剛體模態對於感興趣的高階模態有什麽影響嗎?

發布時間:2022-06-01 11:41:36 瀏覽量:2882 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(五十)趣味解讀模態空間--試驗設置和剛體(ti) 模態對於(yu) 感興(xing) 趣的高階模態有什麽(me) 影響嗎?


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。



試驗設置和剛體(ti) 模態對於(yu) 感興(xing) 趣的高階模態有什麽(me) 影響嗎?


我們(men) 討論一下這個(ge) 問題,舉(ju) 一個(ge) 例子來說明


這個(ge) 問題很多時候被提到。在這種特殊情況下,這個(ge) 問題是相對飛機地麵振動試驗提出來的。人們(men) 關(guan) 心的事情在於(yu) ,如果采用不同的支撐方式,這會(hui) 影響係統所測的彈性體(ti) 模態嗎?如何影響?


現在,這裏有一些非常重要的問題要回答。在一篇文章中不可能回答所有的問題,但至少介紹一些概念,可以提供一些能更好地理解這個(ge) 問題的可行方法。


為(wei) 達此目的,我想要展示一些近期在試驗室內(nei) 采集的,進行錘擊測試的複合材料平板試樣的數據。試驗的主要目的是要確定一種使用新材料配方的複合材料的阻尼,將這些結果跟常用的商品化複合樹脂進行對比。


首先要做的事情之一是,將第1個(ge) 原型平板進行一些不同的設想試驗布置方式,來確定試驗布置是否對得到的結果有明顯的影響。因為(wei) 平板是非常輕質的結構,研究了很多不同的設置方式。這裏隻展示四種不同的方式來說明可能會(hui) 產(chan) 生的某些差異。複合材料板支撐在一個(ge) 非常軟件的彈性係統上,利用多參考點錘擊技術進行錘擊測試,用了3個(ge) 參考加速度計。在四種不同的支撐方式下進行錘擊試驗,如圖1所示,同時顯示了其中一次試驗設置的照片。其中一次設置方式所測的典型頻響函數如圖2所示(僅(jin) 供參考)。


圖1 – 複合材料平板試樣四種不同試驗支撐方式的示意圖


圖2 – 在複合材料板上測得的典型頻響


利用實模態提取方法進行了數據縮減,前四階模態的結果如下表所示。結果看上去都相當一致,除了結構的第1階模態。在不同的設置方式中有一個(ge) 明確的差別。在頻率結果上,大多數模態的頻率誤差小於(yu) 1%,除了第1階模態,它顯示出達到了5%的誤差。(現在,關(guan) 於(yu) 纖維排列方向和其他因素,我們(men) 可以爭(zheng) 論,但重要的是有差別。)



值得注意的是,剛體(ti) 模態大大低於(yu) 係統第1階彈性體(ti) 模態。(從(cong) 所示的測量結果上很難看出來,但是剛體(ti) 模態接近於(yu) 1Hz。)這意味著剛體(ti) 模態和係統第1階彈性體(ti) 之間的比值遠超過10:1。但是注意到第1階彈性體(ti) 模態確實受到支撐方式的影響。


大家總是說,隻要有大約10:1的頻率比,剛體(ti) 模態和係統彈性體(ti) 模態之間就沒有影響。但這真的依賴於(yu) 你接受什麽(me) 樣的“足夠近似”。在這種情況下,如果你願意接受5%的頻率誤差,那麽(me) 有可能我們(men) 能夠同意,剛體(ti) 模態和彈性體(ti) 模態之間在40:1比值的條件下,剛體(ti) 模態對這個(ge) 係統的彈性體(ti) 模態“基本上”沒有影響。但這一點你需要核實,並且你需要讓人們(men) 同意這是可以接受的。它確實依賴於(yu) 你需要你的數據要何等的準確。這將總是因情況不同、行業(ye) 不同以及試驗條件的不同而變化的。


在這些複合材料板的情況下,進行了很多模態試驗,對所有的結果進行了仔細的比較。並且不僅(jin) 僅(jin) 比較了頻率。也對模態振型進行了比較,以確定從(cong) 采集的數據中可能觀察到的誤差。你不但需要檢查頻率還要檢查振型。


必須詢查采集的數據以確定由於(yu) 不同的試驗條件而導致頻率和模態振型將如何變化。模態振型可能是感興(xing) 趣的參數,或許在模態振型上有非常小的差異。或者有可能,對於(yu) 在評估階段的設計,頻率是敏感參數。這確實依賴於(yu) 當前的国产成人在线观看免费网站。


那麽(me) 你該怎麽(me) 辦?嗯…如果有分析模型,那麽(me) 研究不同的邊界條件對於(yu) 頻率和模態振型二者的影響是件很容易的事情。利用商業(ye) 化的向量相關(guan) 分析工具可以容易地評估每種條件,來確定對上報的頻率和模態振型的影響。這可以在進行實際試驗之前做來確定,如果真有的話,可能觀察到什麽(me) 影響。用這種方法可以對模態特性上的預期變化進行一定的評估。進行分析來確定特性上的這些變化可能怎樣影響zui終的係統響應。如果影響嚴(yan) 重,那麽(me) 需要仔細地評估試驗支撐條件的影響。但是如果係統響應的結果差別不明顯,那麽(me) 試驗支撐條件的影響可以認為(wei) 不關(guan) 鍵。但是需要有人做這種評估。使用的經驗規則肯定是 – 必須深入地評估它們(men) ,而不應該盲目地遵從(cong) 它們(men) 。並且記住,試驗支撐的剛度上的改變對所有的頻率必然有影響。如果你增加了剛度,頻率必然往上轉移 – 問題是頻率遷移了多大?它重要嗎?或者可以測出它嗎?


我希望這個(ge) 小小的討論已經解釋清了試驗設置對於(yu) 頻率和模態振型的影響。你需要仔細地評估這種影響。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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