模态空间是Peter Avitabile教授发表的系列模态解读文章。Peter Avitabile教授是美国麻省大学洛威尔校区UMASS Lowell机械工程系结构动力学和声学系统实验室的副主任，以及模态分析和控制实验室的主任。Peter Avitabile教授以略带口语化、生动而又幽默的语言，在每篇文章中集中介绍试验模态分析的一个主题，是非常好的试验模态分析的入门文章。它涉及到了试验模态分析的方方面面，是模态试验新手的入门极佳材料，学习它有助于理解什么是试验模态，以及取得高质量的模态参数。
在北京科尚仪器官网发布模态空间系列文章及其中文翻译，得到了Peter Avitabile教授的书面授权，Peter Avitabile教授拥有文章全部权利，北京科尚仪器只为学习教育目的而使用它们。如您转载此系列中文翻译，请保留本段的描述信息。
模态空间系列（九十九）趣味解读模态世界– 测试求频率时重力起作用吗？朝向有影响吗？
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关于这个问题，要讨论几件事情。做模态试验时，我们确实需要讨论一些起作用的事情。
一般而言，从理论的角度，对我们所面临的大多数情形，对频率和模态振型重力作用没有影响。那是因为我们对系统定义所写的方程是从静态平衡的角度写的，重力作用没有影响（但稍后，我将要讨论实际情况，其中这点未必为真。）。
考虑一个简单梁，如图1中所示。现在当我们建这个梁的有限元模型时，相对于重力，我们按哪种方式对梁取向，都无关紧要，不管我们选择横截面朝向如图中右上方还是如图中右下方所示，频率通常都不会有任何差别。计算得到的频率将会一样，因为不考虑重力，且我们假设结构是关于静态平衡点求值的，同时假设重力作用基本上没有引起很大的结构变形。（至少我们建立有限元模型时，我们是这样假设的。）
图1：模态测试的梁示意图
但是需要多点额外考虑的是最后的那句话。图2显示了几种布置方案，可能需要进行些额外讨论。第一种布置方案是图2中间部分所示的那个。这里假定梁沿着中性轴摆放，没有明显的梁变形。这种情况下，梁朝向实际上毫无影响。试验得到的频率不受相对重力的梁朝向影响。
图2：几种布置方案的梁示意图
但是，现在我们考虑图2上部的布置方案。这种情况下，施加轴向载荷，引起梁向上弯曲。当这种情况发生时，实际上对梁的刚度有影响。因为梁向上弯，刚度增加。并且我们知道这是真实的。拱形布置实际上比平面布置更刚。想想所有的桥跨和大梁总是轻微的拱起吧，因为这是一种更刚的布置方案。所以，如果施加了一个压缩的预载荷，梁向上变形，则这种拱形的布置跟正常的不变形布置比，刚度要大些。
图2中下部的布置展示了重力载荷造成的变形。重力引起的变形对刚度有影响，特别是对很薄而轻的构造，如风机叶片，这合乎情理。现在，如果梁旋转，且刚度更大的横截面现在受到重力引起的载荷，那么变形会更小，极大地减小了重力影响。
那么从理论上讲，由于假设变形小且重力作用不明显，则重力载荷没有影响。 但是，如果由于结构的柔性特征引起了更大的静态变形，那么做这样的假设就不一定合理了。则梁的朝向方位就有很大的影响了。
那么什么时候这会成为关注的问题呢？嗯，对于大型的风电叶片，结构很柔，由于叶片相对重力的朝向所导致的，叶片横截面朝向（挥舞相对于摆振）对叶片的有效刚度具有很大的影响。
图3展示了风电叶片的两种布置方案，它们都对叶片相对于重力的朝向敏感。风机叶片受到相对重力朝向的重要影响，朝向会影响固有频率。看一下叶片，两种朝向显然有所区别。跟更为刚硬的摆振方向相比，挥舞（更弱的轴）方向对于自重的影响更为敏感。
但是，这里有另外一个考虑因素，被多数人所经常忽视。如所预料，自重载荷引起结构的变形。但这个自重变形可能会引起很大的载荷，作用到一些内部构件上 — 这些载荷可能引起杆件足够大的变形，使得内部结构加强，它们转变成跟设计图纸标称尺寸大为不同的结构。与基于设计图纸标称尺寸所具有的刚度比，这些变形将基本上使得内部加强构件具有很不一样的刚度。这跟图2上部所示的预应力梁非常相似，它跟标称尺寸比大为不同。
图3：9米长风电叶片试验示意图
图4中肋拱加强机翼板构造是一个很好的横截面例子，其中这个问题关系重大；右边简图显示了一种简单的机翼构造，其中左侧机翼（蓝色）基本上没有重力所致的变形，但是右侧机翼（红色）显示出重力引起的显著变形。对这个轻薄的板构造（红色），自重或者结构载荷会引起变形，它可能会使肋拱加强的内部结构板变得弯曲 — 并且这种载荷可能引起极大的变形，致使几何形状与不再符合CAD图纸所标注的公称尺寸。以致于这些内部肋拱加强部件，当考虑重力载荷时，可能会对测试结构的朝向非常敏感。
图4：肋拱加强机翼板构造
所以，通常我们不比考虑重力影响，除非它们引起很大的变形，严重地改变了定义有限元模型的几何形状。
我希望这有助于解释你的问题。如果你有关于模态分析的任何问题，尽管问我好了。
模态激励全新的解决方案-WaveHitMAX自动脉冲锤
实验模态分析中必不可少的一环就是模态激励，昊量光电最新推出的这款智能冲击锤的发明为结构动力学应用提供了机械激励的新途径。智能意味着设备内部处理信号。模态锤WaveHitMAX保证了测试对象的全自动、可重复和高精度激励，而没有双重打击。用户可以根据不同的阻尼/延迟时间，设置撞击次数、冲击力和撞击之间的延迟时间。所有的预置，如零点或冲击力搜索，都是由锤子自动完成的。用户不再需要手动调整。
针对全自动冲击锤的研制，WaveHitMAX采用包括整个运动控制的闭环控制方法解决了这一问题。
图1. 用于脉冲锤内部运动控制的传感器-执行器控制回路示意图
对新型冲脉冲锤WaveHitMAX的系统设计进行了改进，使传感器信号作为运动控制单元的主要输入参数。这样，脉冲锤的手臂可以向上移动到试件的命中点，在那里，通过力传感器信号中的特征变化检测到接触事件，手臂的移动方向可以反转。
与半自动冲击锤相比，WaveHitMAX自动脉冲锤具有新的功能。内部信号处理的优点有:
• 全自动单击
• 自动搜索用户自定义的冲击力
• 自动零点搜索
• 确认对质量保证的影响
• 更改锤头与测试对象之间的位置，无需重新设置
WaveHitMAX自动模态力锤可以通过以太网在Windows设备(PC或平板电脑)上通过包含的软件快速、轻松地操作。
自动模态脉冲锤特点：
• 自动零点搜索
• 可重复的单击激发
• 内部传感器评估和过程控制
• 自动搜索和调整冲击力
• 位置的变化是自动预测的
• 通过附件配置脉冲特性
• 通过远程控制或集成到客户系统中来触发功能
• 在德国设计和组装
• CE认证
1.确保单次激发
双重撞击激励可以在时域和频域检测到
2.丰富的配件支持
不同的传感器-尖端-配重的组合。
综述上文介绍WaveHitMAX - 第一款用于全自动冲击测试的智能脉冲锤，在全新的AI智能脉冲领域实现真正意义上的全自动智能脉冲锤！
如果您对WaveHitMAX-全自动冲击测试的智能脉冲锤有兴趣，请访问上海昊量光电的官方网页：
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Gfai tech GmbH一直在生产和销售"德国制造"的声音和振动测量和分析创新产品超过15年。作为应用计算机科学促进会（GFai）的100%子公司，它始终以行业为导向和以应用为导向。
Gfai tech以第一台模块化和灵活的声学摄像机而闻名，用于声源的定位，可视化和分析。如今，该产品组合还包括实验模态分析的创新以及用于监测、分析和评估声学测量数据的完整软件解决方案。我们的测量解决方案应用于汽车、工业、空中交通、火车交通和研发领域的降噪、错误检测和声音设计。
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