结构模态试验.docx

结构模态试验报告课程名称: 现代结构试验技术专 业: 船舶与海洋工程 学生姓名: 学 号: 指导老师： 蔡忠华 小 组: 第二小组 2014 年 1 月 2 日一、试验目的通过进行结构模态试验，了解结构振动的原理和特性；现代结构振动模态试验技术的主要方法和相关传感器、激振器的使用；熟悉现代结构试验技术中有关结构模态测量的试验设备和相关软件；通过试验观察和数据处理加深对于结构振动的相关知识，巩固了解到的试验方法。二、试验仪器与对象1．试验模型试验模型为某海上采油平台模型，具有9个桩腿及相互之间的牵连管；其结构模型如图1所示。其中，最底层的1、2、3、4点为刚性固定点，这四点之上的20个点均安装有压电式加速度传感器。表1 试验模型坐标表部件名称节点编号全称XYZbody1body:1000body2body:20.2500body3body:30.250.250body4body:400.250body5body:5000.42body6body:60.2500.42body7body:70.250.250.42body8body:800.250.42body9body:9000.74body10body:100.2500.74body11body:110.250.250.74body12body:1200.250.74body13body:13001.17body14body:140.2501.17body15body:150.250.251.17body16body:1600.251.17body17body:17001.57body18body:180.2501.57body19body:190.250.251.57body20body:2000.251.57body21body:21001.96body22body:220.2501.96body23body:230.250.251.96body24body:2400.251.96图1 试验模型示意图2．试验仪器动态数据采集与分系统：LMS SCADASIII ＋LMS CADA-X 3.5D加速度传感器：PCB 333B32阻抗头：CL-YD-331激振器：JZK-5功功率放大器：YE5871胶水，酒精等辅助材料三、 试验原理结构振动模态试验技术有如下几种：纯模态激振试验技术、传递函数模态试验技术、时域模态分析技术，其中本试验采用的传递函数模态试验技术。采用单点激振的方式，测量结构试件的各坐标，以力为输入、响应（加速度、速度或位移）为输出的频率响应（即传递函数），然后以此为原始数据，按照预定误差准则识别出模态参数。使用传递函数方法来进行结构模态试验时，主要包含两大环节：一是结构的频率响应测试，二是由系统识别确定模态参数。结构频率响应测试技术可分为两大类：即稳态正弦扫频激振、跟踪滤波器频响分析和宽频带激振、FFT分析。结构模态试验采用的激励主要有电磁激励系统和力锤。电磁激励系统确保在力测量的方向去激励结构，激励器与测量试件在测量方向的连接应该是刚性，而在其他方向上应该是柔性。力锤是一种非固定式激励系统。不给结构施加任何附加质量，锤与试件的接触时间长，可以激励出较低的频率，适合共振频率很低的重型结构。结构模态试验主要采用振动参数的电测法，包括传感器，放大装置，记录显示和分析设备。传感器主要采用压电式加速度传感器，其工作原理是利用晶体的压电效应原理制成，输出电荷量与它的壳体承受的加速度值成正比。具有体积小，频响宽，相频特性好的特点。电荷放大器是一个高增益的，带电容反馈的运算放大器。电荷放大器的输出电压和压电式加速度传感器的电荷量成正比，不受电缆电容的影响。四、 试验步骤用酒精及丙酮清洁试验模型表面需放置加速度传感器的部位；用502胶将加速度传感器固定于各测点位置（注意传感器的方向）；测量试验模型的几何尺寸，在CADA-X分析软件中建立试验模型；在试验模型激振点安装阻抗头、激振杆；传感器通电调试，调整测量参数；在CADA-X分析软件中正确设定试验参数；激振器加载，对试验模型进行激励，测量各点的传递函数曲线；卸载，初步处理数据，观察各测点的FRF曲线，保存数据；激振器再加载，对试验模型进行激励，测量各点的传递函数曲线，保存数据；在CADA-X软件的模态分析模块中，进行模态分析，求出试验模型的模态参数（振型、频率等）；在CADA-X软件中输出各阶振型图与合成FRF曲线图，试验结束；编写试验报告，分析试验结果。五、 试验结果分析1. 模态试验测点记录表表2 模态试验测点记录表通道号导线号测点编号方向1023+x215-x326+x437+x548-x659-x7610+x8111+x9812-x10915+x111014+x124-113