模态测试
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模态试验 modal test 又称试验模态分析。模态分析是研究结构动力特性一种方法,一般应用在工程振动领域。其中,模态是指机械结构的固有振动特性,每一个模态都有特定的固有频率阻尼比和模态振型。分析这些模态参数的过程称为模态分析。按计算方法,模态分析可分为计算模态分析和试验模态分析。由有限元计算的方法取得——计算模态分析;每一阶次对应一个模态,每个阶次都有自己特定的频率、阻尼、模态参数。通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得——试验模态分析。通常,模态分析都是指试验模态分析。 模态试验中首先,将结构物在静止状态下进行人为激振,通过测量激振力与响应并进行双通道快速傅里叶变换(FFT)分析,得到任意两点之间的机械导纳函数(传递函数)。用模态分析理论通过对试验导纳函数的曲线拟合,识别出结构物的模态参数,从而建立起结构物的模态模型。根据模态叠加原理,在已知各种载荷时间历程的情况下,就可以预言结构物的实际振动的响应历程或响应谱模态是弹性结构固有的、整体的特性。通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内的各阶主要模态的特性,就可以预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下产生的实际振动响应。因此,模态分析是结构动态设计及设备故障诊断的重要方法。
常用的模态参数辨识方法分为:
(1)频域法,主要通过测试得到系统的相应信号,经快速傅里叶变化处理后得到系统的相应函数,再经识别后得到有关的模态参数。
(2)时域法,通过利用系统的自由衰减振动时域模型来识别系统模态参数,后发展成应用随机减量特征技术从系统的随机振动相应中获取随机减量特征,进而从随机减量特征函数中提取模态参数的方法。
同时还有多参考点复指数法和特征系统实现算法等。
按激励点的分布,模态试验可分为单点激励法和多点激励法。单点激励的设备简单且容易安装,测试周期短;多点激励能激、出较纯的主模态,各阶模态测试数据的信噪比较为均匀,适用于对大型复杂系统如飞机和航天器等的模态试验。

模态分析的最终目标是识别出系统的模态参数,为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。
模态分析技术的应用可归结为以下几个方面:
1) 评价现有结构系统的动态特性;
2) 在新产品设计中进行结构动态特性的预估和优化设计;
3) 诊断及预报结构系统的故障;
4) 控制结构的辐射噪声;
5) 识别结构系统的载荷。

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