振动模态实验报告..doc

振动模态实验报告 实验目的 1、使用锤击法测量T型结构的振动实验模态，获取结构的各阶固有频率、阻尼、振型等模态参数，并与数值仿真进行对比、评估。 2、巩固振动模态实验的基本理论，掌握振动模态测试方法和分析方法。 实验原理与方法 2.1、模态分析法简介 模态分析方法是把复杂的实际结构简化成模态模型，来进行系统的参数识别（系统识别），从而大大地简化了系统的数学运算。通过实验测得实际响应来寻求相应的模型或调整预想的模型参数，使其成为实际结构的最佳描述。包括单点激励单点响应，多点激励单点响应，单点激励多点响应等方法。本实验采用多点激励，单点响应。 模态分析法主要应用有： 1、用于振动测量和结构动力学分析。可测得比较精确的固有频率、模态振型、模态阻尼、模态质量和模态刚度。 2、可用模态实验结果去指导有限元理论模型的修正，使计算机模型更趋于完善和合理。 3、用来进行结构动力学修改、灵敏度分析和反问题的计算。 2.2、模态分析基本原理 工程实际中的振动系统都是连续弹性体，其质量与刚度具有分析的性质，只有掌握无限多个点在每瞬间时的运动情况，才能全面描述系统的振动。因此，理论上它们都属于无限多自由度的系统，需要用连续模型才能加以描述。但实际上不可能这样做，通常采用简化的方法，归结为有限个自由度的模型来进行分析，即将系统抽象为由一些集中质量块和弹性元件组成的模型。 经离散化处理后，一个结构的动态特性可由N阶矩阵微分方程描述： (1) 方程式（1）两边进行拉普拉斯变换后得到， (2) 式中H（ω）为频率响应函数矩阵， (3) 上式中， ，分别为第r阶模态质量和模态刚度（又称为广义质量和广义刚度）。分别为第r阶模态频率、模态阻尼比和模态振型。 不难发现，N自由度系统的频率响应，等于N个单自由度系统频率响应的线形叠加。为了确定全部模态参数，实际上只需测量频率响应矩阵的一列（对应一点激振，各点测量的 或一行（对应依次各点激振，一点测量的 ））就可以了。 实验对象及框图 实验对象及参数：实验对象为有两块400mm*250mm*5mm的铝板平行于最长边焊接的T型板。 测点分布图如图1： 图表 1 测试仪器框架图如下： d 实验数据及结果 4.1 实验数据： 首先测量频响函数，节点1频响函数如图表2： 图表 2 4.2 模态估计方法 生成稳态图，如图三 图表 3 估计频响函数比较如图四 图表 4 相干系数如图五 图表 5 4.3 实验结果 4.3.1、模态测试结果 用####法，在软件中拾取稳定点，得到相应的模态频率和振型。下列表格为测试到的模态频率和模态阻尼。 阶数 频率（Hz） 阻尼（100%） 振型形态描述 1 122.393 0.934937 如图 2 167.345 0.140021 如图 3 198.721 0.385414 如图 4 366.259 0.16652 如图 5 393.316 0.551094 如图 6 437.674 0.143843 如图 7 505.018 0.110883 如图 8 616.09 0.185307 如图 9 623.898 0.208791 如图 10 631.817 0.16824 如图 振型展示： 频率122.393hz 频率167.345hz 频率198.721hz 频率366.259hz 频率393.316hz 频率437.674hz 频率505.018hz 频率616.09hz 频率623.898hz 频率631.817hz 4.3.2、模态验证 一阶模态与三阶模态复杂度分析 一阶 三阶 复杂度分析如图六 图表 6  有限元计算及结果 Ansys子空间法模态分析提取前12阶模态，得到个阶固有频率如下： SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE 1 108.87