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模态空间系列(八十三)趣味解读模态世界-有人告诉我当输入谱具有超过20dB的滚降时,频响不可接受。

发布时间:2022-05-25 09:53:27 浏览量:1744 作者:Peter Avitabile

摘要

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。


正文

模态空间系列(八十三)趣味解读模态世界-有人告诉我当输入谱具有超过20dB的滚降时,频响不可接受。


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。

有人告诉我,当输入谱具有超过20dB的滚降时,频响不可接受。

我们讨论一下这个问题并考虑一些难点所在。

嗯,对很多人来说这是一个非常棘手的话题。我记得早前时候有人声称在输入谱上不能有超过1dB的滚降。嗯,这是一个非常苛刻的标准,而实际上这激起了感兴趣频带之外的很多模态,且可能造成加速度计饱和,使得测量结果质量不好。

现在让我们了解在模态试验中为什么还要制订规则来遵守。可能很多时候有些试验我们想要提供某些指导,关于进行试验的一些典型方法。这是为了有利于我们进行测试,但在某些试验情况下这可能不是特别有用。

但问题是某些这类“建议规则”被解释为一成不变,宛如十诫。另外这些“建议规则”制订的时间可能要追溯到20或更多年之前,当时仪器设备不像今天的这样好,其时,12位采集系统非常普遍。但是在有更好的设备以及24位采集系统普遍使用的情况下,今天这些规则可能不再迫切需要了。

所以尽管我认为“建议做法”显然是需要的,但同时也认为我们需要认识到它们是建议的,并且我们需要明白如何解释测量结果是否有用。

为了说明这个问题,用锤击激励技术测试了一个简单的平板结构。做了两个试验。一个试验是用硬点的锤头,在整个感兴趣频率范围内输入谱具有10dB的滚降。第2个试验是用软点的锤头,具有30~35dB的滚降 – 在前1/3频谱范围内大约滚降10dB,接下来的1/3频谱范围内大约滚降25dB,后1/3频谱范围内继续滚降。图1中显示了硬锤头和软锤头的输入力谱。

图1 – 硬锤头和软锤头的力谱比较

用硬锤头的模态试验驱动点频响显示在图2中,用软锤头的驱动点频响显示在图3中。现在显然用硬锤头的频响总体更好些,这由相干所佐证。软锤头的频响中有一件事情要注意,在频响总体上在高频范围内的测量结果显示出了某些差异,而且相干在高频范围内稍微变差。

现在我们必须问自己究竟为什么要进行测量和模态试验。有时为了非常特殊的应用,进行试验得到质量非常高的测量结果。但有时为了对结构的一般特征振型有个常规的理解,进行测量,或许没有必要具有相同的高质量,如同某些我们要做的其他试验那般。

把它想象成如同为房屋建筑项目购买木材。对整个项目,我们并不总是需要没有节疤的木材。有时对于要实施的项目差等质量的木材业已足够。

现在我向来总是希望得到高质量的测量结果,但有时那么做所花的费用将使得试验离谱的贵。那么我们来看一看这些测量结果是怎样的好或坏?从两组测量结果来估计模态参数。作为参考一般模态振型如图4所示。对于两组模态振型同样计算了MAC值,如表1所示。

图2 – 硬锤头的频响和相干

图3 – 软锤头的频响和相干

现在从两次试验得到的模态振型看起来基本相同。那么对于结构模态振型的简单评估来说,这个频响测量结果像是足够了。

现在我没有鼓吹可以接受这类输入力谱的滚降,但有时从数据中依然可以得到有用的信息。所以尽管我们有“建议规则”,并不一定意味着数据没有用。但对于如何采集数据、如何解释结果,我们确实需要小心。

图4 – 结构模态振型

表1 – 两次模态试验测试的MAC

我希望这有助于解释清楚,有时我们有“建议规则”但有时我们依然能够利用信息,超出一般有效数据可接受范围之外的信息。如果你有关于模态分析的任何其他问题,尽管问我好了。

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:

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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。

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