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（五十三）趣味解讀模態空間--有人告訴我運行模態分析得出更好的結果，並且阻尼更加真實？
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有人告訴我，運行模態分析得出更好的結果並且阻尼更真實。
現在有些事情要討論一下
這是一個(ge) 我早先就遇到過的話題，現在讓很多人感到有點困惑。這些技術非常強大，可以得到非常好的結果，但是…當利用這些工具時，需要清楚地理解幾個(ge) 問題，它經常悄悄地被忽略掉，但是如果不理解它們(men) ，可能會(hui) 有非常嚴(yan) 重的後果。
過去的幾年間開發出很多技術，可以從(cong) 運行係統中縮減數據。這些技術之前已經被稱為(wei) “僅(jin) 有響應的係統”或者zui近被稱為(wei) “運行模態特征”。這類分析的重要特點是，為(wei) 了縮減測得的數據來提取變形特征，無需測量輸入激振力。這是它的優(you) 勢…同時也是它失靈的原因之一。盡管不需要測量輸入，但同樣也不能保證激勵係統的輸入實際上引起係統特征的全部預期響應 – 僅(jin) 僅(jin) 估計出未測量/未知的力激起的那些特性。
圖1是一個(ge) 示意圖，之前我們(men) 曾經用它來說明結構動力學係統的輸入-輸出問題。在僅(jin) 有輸出的係統中，輸出響應是測量的內(nei) 容。假設輸入力總體(ti) 上是寬帶的，激起了一個(ge) 可以確定係統運行特性的頻帶範圍。但是，在圖1中，輸入力（不被測量）顯然沒有激起係統的所有低頻模態，它們(men) 對於(yu) 確定係統總體(ti) 的動力學特性可能很重要。
圖1 – 隨機輸入下的總體(ti) 響應示意圖
嗯，這可能就不是個(ge) 問題，隻要這個(ge) 力是實際激勵函數的真實表示，並且其他運行激振力不可能激起更為(wei) 低頻的模態。但是僅(jin) 有輸出的係統的問題是，你永遠不能真正了解激振力是什麽(me) ？並且對於(yu) 完整描述係統特性的模型提取來說，是否已經充分地激起了係統的全部模態？
所以我們(men) 就認識到，激勵函數是個(ge) 問題，並且為(wei) 了充分地提取所有的動力學特性，它必須是寬帶的。假設能夠達到這個(ge) 條件，那麽(me) 就有可能提取出代表係統的多個(ge) 模態。但是另一個(ge) 關(guan) 心的問題是，需要有某種方法來歸一化運行模態數據，這些數據用來進行進一步的動力學仿真，跟有限元模型進行相關(guan) 分析，強迫響應仿真或者其他動力學分析，它們(men) 都需要歸一化的模態振型。
盡管在這個(ge) 領域已經有了一些研究，但仍然需要投入更多的工作，來發展覆蓋更廣情況以及能夠提供歸一化模態的有用技術。將來的努力有望能夠提供這些工具。
所以需要討論的另外一個(ge) 關(guan) 鍵內(nei) 容與(yu) 係統的頂點估計有關(guan) 。盡管可以相對容易地估計出頻率，但阻尼一點都不簡單。很多時候我就已經聽到有人聲稱，從(cong) 運行模態分析得到的阻尼比從(cong) 傳(chuan) 統模態試驗得到的更為(wei) 準確。盡管對有非線性特征或軸承或其他複雜構造特征的係統來說，這可能是真的，實際情況是，在一個(ge) 線性時不變（LTI）係統中，僅(jin) 就所有已有的運行提取算法而言，所有的預計阻尼看起來都比實際存在的高。
為(wei) 了說明隻有響應的數據縮減方法總是產(chan) 生較高的阻尼，即使是在LIT係統上，這裏將展示兩(liang) 個(ge) 模型的結果 – 一個(ge) 例子是一個(ge) 純粹的分析仿真運行數據，另一個(ge) 是在一個(ge) ji其線性的係統，實際上是一個(ge) LTI係統上的實際試驗設置。
對第1種情況，我們(men) 假設我們(men) 可以從(cong) 一個(ge) 線性時不變係統出發，帶有分析確定的頻率和阻尼值。對本次研究阻尼設定為(wei) 2%。可以施加分析生成的隨機信號來驅動這個(ge) LTI係統，並計算得到輸出響應。根據這個(ge) 時域數據，可以用一組仿真的數據來模擬僅(jin) 有輸出的測量過程。接下來可以處理這個(ge) 數據以提取係統特性。
進行這種分析仿真，初始係統特性以及從(cong) 仿真的運行數據得到的結果中提取出來的特性如表1所示。盡管頻率和振型非常好地接近LTI係統。注意到從(cong) 僅(jin) 有輸出的係統中計算出的阻尼比初始係統的大得多。顯然，這是提取過程導致的；從(cong) 僅(jin) 有輸出的係統中提取出來的阻尼比給LTI係統設定的原始阻尼更高。
表1：分析模態 – 設定2%的臨(lin) 界阻尼
原始的分析模型 隨機運行響應
在第二個(ge) 例子中，用一個(ge) 滑雪板設置了一個(ge) 試驗係統，滑雪板上不帶固定器或其他附屬物；這個(ge) 係統是ji端線性的，沒有典型的接合麵或者可能引起係統非線性的部件相互作用，看上去沒有很大的阻尼。
首先 ，進行傳(chuan) 統的試驗模態測試來估計係統特性。接著用持續性的時域響應（隨機性地敲擊滑雪板引起來的）來提供模擬的運行數據。處理這種僅(jin) 有輸出的數據，提取係統特性。
傳(chuan) 統試驗模態測試的結果以及僅(jin) 有輸出的結果如表2所示。經過頻率和模態振型非常準確，但阻尼估計沒有一點兒(er) 可比性。（注意：在這裏的兩(liang) 個(ge) 例子的研究中，借助於(yu) 常用的商業(ye) 提取算法來估計參數生成結果）
表2：滑雪板的傳(chuan) 統試驗模態和僅(jin) 有響應的結果比較
試驗模態結果 僅(jin) 有輸出的係統響應
現在我知道在這裏我僅(jin) 僅(jin) 展示了兩(liang) 個(ge) 例子。但是很多年來，在很多設置條件下有很多試驗（及分析）都證實了這個(ge) 論斷。可能情況並非總是如此，但是迄今為(wei) 止對於(yu) 我遇到的幾乎所有例子來說，這似乎都是真的。所以這裏要注意的重要的一點是，總體(ti) 上，與(yu) 真實存在的阻尼相比，僅(jin) 有輸出的係統總是傾(qing) 向於(yu) 預計出更高的阻尼 – 即使在一個(ge) LTI係統中也是如此。所以請非常小心地使用來自運行模態分析的結果，因為(wei) 預計的阻尼可能高於(yu) 實際係統中真實存在的阻尼。
隨著時間的發展，這些算法將不斷改進，並且他們(men) 有望提供更加真實的結果。但是同時要謹慎使用這些結果。我希望這個(ge) 小小的討論已經解釋清了運行模態分析（或僅(jin) 有輸出的係統）。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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