振動與模態(tài)分析的主要概念
已知激勵(動載荷)和結構參數(shù),求解結構的振動響應(由輸入和系統(tǒng)的參數(shù),求輸出)這稱為振動正問題?;诮Y構動力學分析理論,求結構動力學響應。
已知激勵和振動響應,求結構參數(shù)。這個問題稱為振動問題的第一類反問題或系統(tǒng)辨識(系統(tǒng)識別)問題。
已知結構參數(shù)和振動響應,求激勵。這個問題稱為振動問題的第二類反問題——(動態(tài))載荷識別問題。
二、描述振動系統(tǒng)的模型
物理參數(shù)模型:質(zhì)量、剛度、阻尼為特征參數(shù)的模型。
模態(tài)參數(shù)模型:一類以模態(tài)頻率、模態(tài)振型、衰減系數(shù)為特征參數(shù),一類以模態(tài)質(zhì)量、模態(tài)剛度、模態(tài)阻尼、模態(tài)矢量(留數(shù))為特征參數(shù)。
非參數(shù)模型:頻率響應函數(shù)(傳遞函數(shù))、脈沖響應函數(shù)都可以反映了振動結構的特性,稱為非參數(shù)模型。
上述三種模型是等價的。從系統(tǒng)的物理參數(shù)模型(質(zhì)量、剛度、阻尼)可以得到模態(tài)參數(shù)模型(模態(tài)、頻率、衰減系數(shù)或模態(tài)質(zhì)量、模態(tài)剛度、模態(tài)阻尼、模態(tài)矢量),進而得到非參數(shù)模型(頻響函數(shù)或脈沖響應函數(shù))。以上是振動理論的基本內(nèi)容,也是系統(tǒng)識別的理論基礎。
三、振動結構的系統(tǒng)識別
物理參數(shù)識別:結構的物理模型為基礎,物理參數(shù)為識別目標。是進行結構動力學修改的基礎。
模態(tài)參數(shù)識別:以模態(tài)參數(shù)模型為基礎,模態(tài)參數(shù)作為識別目標。優(yōu)點:模態(tài)參數(shù)從整體上反映結構的固有振動特性,需識別的參數(shù)少,模態(tài)參數(shù)識別是系統(tǒng)識別的基本要求,是物理參數(shù)識別的基礎,也是模態(tài)分析的主要任務。
非參數(shù)識別:根據(jù)結構的振動所受激勵和響應,確定結構的頻響函數(shù)(或傳遞函數(shù)),或者系統(tǒng)的脈沖響應函數(shù)(頻響函數(shù)與脈沖響應函數(shù)構成傅里葉變換對)。
四、模態(tài)分析概念
狹義定義:以結構振動理論為基礎,以模態(tài)參數(shù)識別為目標的分析方法,稱為模態(tài)分析。
廣義定義:模態(tài)分析是研究結構物理參數(shù)模型、模態(tài)參數(shù)模型和非參數(shù)模型的關系,并通過一定手段確定這些系統(tǒng)模型的理論及其應用的一門學科。
五、模態(tài)分析過程
根據(jù)具體的方法和手段,模態(tài)分析分為理論模態(tài)分析和實驗模態(tài)分析。
理論模態(tài)分析:即模態(tài)分析的理論過程。理論模態(tài)分析是以線性振動理論為基礎,研究激勵、結構、響應三者的關系,即通過結構的物理參數(shù)模型獲得模態(tài)參數(shù)模型,進而導出非參數(shù)模型。
實驗模態(tài)分析:即模態(tài)分析的實驗過程,是理論模態(tài)分析的逆過程。首先通過結構的振動實驗,測得激勵和響應的時間歷程,運用信號處理技術求得頻率響應函數(shù)(傳遞函數(shù)),或脈沖響應函數(shù),即獲得非參數(shù)模型,然后運用參數(shù)識別方法,求得系統(tǒng)模態(tài)參數(shù),最后,如果需要進一步求得結構物理參數(shù)。
實驗模態(tài)分析是綜合運用線性振動理論、動力學測試原理與方法、數(shù)字信號處理和參數(shù)識別等手段,進行結構參數(shù)識別的過程。即通過結構的非參數(shù)模型識別出模態(tài)參數(shù)模型,進而確定物理參數(shù)模型。流程如圖
六、模態(tài)參數(shù)識別的分類方法
按參數(shù)模型的不同分類:模態(tài)參數(shù)識別分為頻域參數(shù)識別時域參數(shù)識別。
按響應信號數(shù)目分類:局部識別和整體識別。
按激勵和響應的數(shù)目分類:SISO識別,SIMO識別,MIMO識別。SISO識別又屬于局部識別;SIMO和MIMO屬于整體識別。SISO識別中,按對結構模態(tài)密集程度不同,又分為單模態(tài)識別和多模態(tài)識別。
按模態(tài)參數(shù)識別手段分類:圖解識別法,共振峰值法,分量分析法,矢端圖分析法,計算機識別法。
按發(fā)展階段分類為:SISO識別(70年代初期),SIMO識別(70年代后期),MIMO識別(80年代)。
七、模態(tài)分析中采用的阻尼模型
常用的阻尼有粘性比例阻尼(線性阻尼模型)、一般粘性阻尼、結構比例阻尼(線性阻尼)、結構阻尼四種模型。
實模態(tài)分析:無阻尼系統(tǒng)和比例阻尼系統(tǒng),模態(tài)矢量都是實矢量,這種結構稱為實模態(tài)系統(tǒng)。
復模態(tài)分析:結構阻尼系統(tǒng)和一般粘性阻尼系統(tǒng)的模態(tài)矢量都是復矢量,這種結構稱為復模態(tài)系統(tǒng)。
- 下一篇:基于耐撞性的汽車結構概念設計
- 上一篇:天津第三屆世界智能大會展示汽車未來駕駛新亮點
廣告 最新資訊
-
“汽車爬坡試驗方法”將有國家標準
2026-03-03 12:44
-
十年耐久監(jiān)管時代:電池系統(tǒng)開發(fā)策略將如何
2026-03-03 12:44
-
聯(lián)合國法規(guī)R59對機動車備用消聲系統(tǒng)的工程
2026-03-03 12:08
-
聯(lián)合國法規(guī)R58對后下部防護裝置的工程化約
2026-03-03 12:07
-
聯(lián)合國法規(guī)R57對摩托車前照燈配光性能的工
2026-03-03 12:07





廣告


























































