四、振动参数及结构特性参数测量讲述.ppt

1）幅频峰值法-多自由度系统 ? |H(?)| 1 k ? ? H(?) 0o – 90o – 180o ?0 = ? k/m 1 ?2m 1 ?c ★模态频率的确定： 幅频曲线上峰值对应的频率或相频曲线上90度所对应的频率 ★ 模态阻尼比的确定： 半功率点法 试验模态分析法 模态阻尼系数为 ★ 模态刚度、模态质量和模态阻尼系数的确定： 在ω=ωr 处，由于 试验模态分析法 则 又 模态质量为 则 模态刚度为 ★ 模态振型： 由所有测点频响函数的幅值与相位确定 2）实频、虚频峰值法 假定与幅频峰值法相同，这时，第r阶频响函数的实部与虚部分别为： 试验模态分析法 ★ 模态频率和模态阻尼比的确定： 由实频曲线可知， 当 时， 实频有极大值 ； 当 时，实频有极小值 ； 极大值与极小值之差为 ， 当阻尼比 ，此差值为 。 试验模态分析法 ★ 模态频率和模态阻尼比的确定： 因此在阻尼不大时，可由虚频极值确定无阻尼模态频率，由实部两个极值点计算模态阻尼比 由虚频曲线可知，当 时， 虚频有极小值 ， 当阻尼比 时， 可认为在 时有极小值 。 试验模态分析法 冲击运动的测量 测量内容： 冲击峰值、波形持续时间、冲击波形 冲击信号的特点 冲击是一种能量传递过程，要测准、测好冲击信号，掌握冲击信号的特点是非常重要的。冲击信号可分为理想冲击信号和复杂冲击信号，其共同特点是过程发生比较突然，持续时间比较短暂，能量比较集中。 冲击运动的测量 测量系统的选择 冲击信号频谱范围分布在－∞—∞；对同一种脉冲信号，脉冲持续时间越小，则频谱分布范围越宽。由此可见，要全部测准脉冲信号是不可能的，因为任何测试系统都不可能具有0—∞测量频带，因此在工程实际中，常规定脉冲信号的持续时间为绝大部分能量集中的那段时间。同样的，脉冲信号的频谱宽度也是规定为绝大部分能量集中的那段频段，一般规定占脉冲信号总能量的90%的频带作为频谱宽度。 当测量系统的低频或高频响应不好时，对冲击信号的测量总要带来误差。以矩形脉冲为例，传感器或者测试系统的低频响应不足时，矩形脉冲峰值就不能保持。高频响应不足时，测试系统就不可能跟上信号的快速变化。且测试系统的低频和高频响应不足都将带来“负冲”和“零漂”。 冲击运动的测量 冲击峰值的测量 波形持续时间的测量 * * * * * * 3）五种类型的导纳曲线的比较 三种导纳的幅频和相频图 试验模态分析法 3）五种类型的导纳曲线的比较 三种导纳的实频图和虚频图 试验模态分析法 3）五种类型的导纳曲线的比较 三种导纳圆 试验模态分析法 2）传递函数： 在电路或控制理论中，将输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换之比定义为传递函数。如果把机械系统的激振力看作输入量，把振动的位移响应看作输出量，则机械系统的传递函数定义为 试验模态分析法 其中 对于单自由度系统，当初始位移和初始速度都为零时，则有 在小阻尼情况下，S的解为一对共轭复根，即 其中 3）频率响应函数 单自由度 多单自由度 试验模态分析法 其中 l和p 两点之间的频响函数表示在p点作用单位力时，在l点所引起的响应。根据模态分析原理，要测得频响函数模态矩阵中的任一行或任一列，可采用不同的测试方法--要得到矩阵中的任一行，要求采用各点轮流激励，一点响应的方法；要得到矩阵中任一列，采用一点激励，多点测量响应的方法 系统输出与输入的傅立叶变换之比称为频响函数 4）噪声对频响函数估算形式的影响 第一估算式 频响函数的三种估算形式如下： 第二估算式 第三估算式 在没有噪声污染的理想情况下，这三种估算形式是等价的。实际由于噪声影响，三种估算形式有差异。 试验模态分析法 试验模态分析法 4）噪声对频响函数估算形式的影响 第一估算式 4.1）只有响应信号受到噪声污染 第二估算式 第三估算式 平均 平均 平均 试验模态分析法 4）噪声对频响函数估算形式的影响 第一估算式 4.2）只有激励信号受到噪声污染 第二估算式 第三估算式 试验模态分析法 4）噪声对频响函数估算形式的影响 第一估算式 4.3）激励和响应信号都受到噪声污染 第二估算式 第三估算式 4）噪声对频响函数估算形式的影响 4.4）上述情况下频响函数的三种估算式之间的关系 只有响应信号受到噪声污染 只有激励信号受到噪声污染 响应与激励信号受到噪声污染 试验模态分析法 且有 5、频率响应函数的测量 1）结构支承方式： 2）激振器安装方式： 自由悬挂