模態(tài)空間系列（九）趣味解讀模態(tài)空間--工作變形和模態(tài)振型之間有什么差別？

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模態(tài)空間系列（九）趣味解讀模態(tài)空間--工作變形和模態(tài)振型之間有什么差別？

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工作變形和模態(tài)振型之間有什么差別盗棵？對我來說壮韭，有時看起來它們像是一回事！

好吧… 那我們說說其差別吧漾根。

對很多人來講，這是一個常見的容易出錯的問題辐怕。一部分原因是由我們使用的這些詞語造成的逼蒙。我倒是寧愿把工作條件下采集的數(shù)據(jù)稱為工作變形模式，而不愿意使用形式這個詞寄疏。但目前不幸的是是牢，我不能改變這個專門術(shù)語了僵井。

我們當然知道，輸入激勵函數(shù)實際上是施加在時域驳棱，但我們在頻域內(nèi)表示它批什；同樣，響應(yīng)也發(fā)生在時域內(nèi)社搅，但也同樣可以在頻域內(nèi)表示驻债。因此，對于一個受到任意輸入激勵的結(jié)構(gòu)形葬，可以利用頻響函數(shù)乘以輸入激勵函數(shù)來計算響應(yīng)合呐。在圖1的示意圖中，對此進行了非常簡單的說明笙以。

所示的激勵為隨機激勵淌实，對所有頻率進行激發(fā)。重要的一點要注意猖腕，頻響函數(shù)作為濾波器拆祈，作用在輸入激振力上，這樣得到了某種輸出響應(yīng)倘感。所示的激勵激起了所有階模態(tài)放坏，因此就一般情況下，響應(yīng)是輸入激勵激發(fā)起來的所有階模態(tài)的線性疊加∠莱穑現(xiàn)在轻姿，如果激勵不包含所有頻率而只是激起了一個特定的頻率（評價工作狀態(tài)時犁珠，我們所關(guān)心的通常是此類情況）逻炊，情況又會怎樣。

讓我們來考慮一個簡單平板犁享，平板受到按正弦方式變化的輸入激振力的激勵余素。而且也假設(shè)激振力施加于平板的某個角上。對于本例炊昆，將只考慮平板的響應(yīng)桨吊，假設(shè)輸入激勵僅僅激起了2階模態(tài)（當然還有更多階的模態(tài)，但讓我們從簡單入手）》锞蓿現(xiàn)在视乐，根據(jù)圖1和公式1，我們了解到敢茁，決定響應(yīng)的關(guān)鍵在于輸入和輸出位置之間的FRF佑淀。同樣，需要記住彰檬，當采集工作數(shù)據(jù)時伸刃，我們不去測量作用到系統(tǒng)上的輸入激振力谎砾，也不測量系統(tǒng)FRF — 我們僅僅測量系統(tǒng)響應(yīng)。

首先捧颅，我們用一個正弦信號對系統(tǒng)進行激勵景图，信號頻率正好等于平板結(jié)構(gòu)第1階固有頻率。對某個FRF碉哑，系統(tǒng)響應(yīng)如圖2所示挚币。那么，盡管僅在一個頻率上對系統(tǒng)進行激勵扣典，但我們知道忘晤，F(xiàn)RF是濾波器，決定了結(jié)構(gòu)會如何響應(yīng)激捏∩杷可以看出，F(xiàn)RF由1階模態(tài)和2階模態(tài)兩者的貢獻共同組成远舅。同時也看出闰蛔，大部分響應(yīng)，不管是在時域內(nèi)還是在頻域內(nèi)图柏，是由模態(tài)1占主導(dǎo)的⌒蛄現(xiàn)在如果我們?nèi)y量那個頻率下的響應(yīng)，而且是測量結(jié)構(gòu)上很多點的響應(yīng)蚤吹，那么看起來例诀，工作變形模式將與模態(tài)1非常類似 — 但有少量的2階模態(tài)引起的貢獻。記住裁着，對于工作數(shù)據(jù)繁涂，我們從來不去測量輸入激振力或FRF — 我們僅僅測量輸出響應(yīng)。這樣一來二驰，測得的變形是輸入激勵引起的結(jié)構(gòu)的實際響應(yīng) — 而不論輸入激勵是什么扔罪。

當我們測量FRFs進而估計模態(tài)參數(shù)時，實際上是確定1階模態(tài)單獨作用的效應(yīng)對于總體FRF的獨立貢獻桶雀，如藍色所示志珍；2階模態(tài)單獨作用值朋，如紅色所示下梢；同時悬钳，對于所有其他階的系統(tǒng)模態(tài)，可依此類推棘捣。注意辜腺，對于工作數(shù)據(jù)，我們僅僅是觀察結(jié)構(gòu)在某個特定頻率下的響應(yīng) — 它是對系統(tǒng)總體響應(yīng)有所貢獻的所有階模態(tài)的線性合成。因此我們現(xiàn)在可以看出哪自，如果激勵主要激起了1階模態(tài)丰包，那么看起來工作變形模式與第1階模態(tài)振型將非常類似。

現(xiàn)在壤巷，讓我們正好在第2階固有頻率上對系統(tǒng)進行激勵邑彪。圖3顯示出與剛才所討論的1階模態(tài)相同的信息。但是現(xiàn)在看到胧华，主要是激起了系統(tǒng)的第2階模態(tài)寄症。我們必須再一次認識到，響應(yīng)看起來跟2階模態(tài)很像 — 但是存在1階模態(tài)引起的少量貢獻矩动。

但是有巧，當我們遠離固有頻率對系統(tǒng)進行激勵時，情況又會如何呢悲没？讓我們在1階模態(tài)和2階模態(tài)中間位置的一個頻率上對系統(tǒng)進行激勵±河現(xiàn)在，可以看出模態(tài)數(shù)據(jù)和工作數(shù)據(jù)之間存在的實際差別在哪兒了示姿。圖4表示結(jié)構(gòu)的變形形式甜橱。初看之下，這個變形看上去跟我們認識的任何東西都不像栈戳。但是岂傲，如果我們觀察這個變形模式足夠長的時間，我們真的可以看出在變形中有一點點一階彎曲子檀，還有一點點一階扭轉(zhuǎn)镊掖。所以，工作數(shù)據(jù)主要是1階模態(tài)振型和2階模態(tài)振型的某種合成褂痰。（是的亩进，實際上還有其他階模態(tài)，但是脐恩，1階模態(tài)和2階模態(tài)是系統(tǒng)響應(yīng)中的主要參與者镐侯。）

目前侦讨，在模態(tài)基礎(chǔ)上驶冒，通過理解某一階模態(tài)的FRF貢獻的方式，我們已經(jīng)討論完了這個問題的所有方面韵卤。當實際采集工作數(shù)據(jù)時骗污，我們不去采集FRFs，而是采集輸出譜沈条。如果我們觀察它們需忿，一直都不是很清楚為什么工作數(shù)據(jù)看起來像是模態(tài)振型。圖5顯示了在平板結(jié)構(gòu)的某一個位置進行測量而得到的輸出譜。現(xiàn)在屋厘，作用到結(jié)構(gòu)上的輸入是頻率上更為寬帶的信號涕烧，而且激起了很多階模態(tài)。但是汗洒，通過理解每一階模態(tài)是怎樣對工作數(shù)據(jù)有所貢獻的议纯，就很容易弄明白所有階模態(tài)是怎樣貢獻于系統(tǒng)的總體響應(yīng)了。所以實際上溢谤，工作變形和模態(tài)振型之間有著巨大的差別 — 現(xiàn)在我們可以看出瞻凤，模態(tài)振型按某種線性方式一起求和，構(gòu)成了工作變形模式世杀。我希望這個討論有助于澄清關(guān)于工作變形模式和模態(tài)振型之間的謎團阀参。

好好思考一下這個問題，如果你有關(guān)于模態(tài)分析的任何其他問題瞻坝，問我好了蛛壳。

模態(tài)激勵全新的解決方案-WaveHitMAX自動脈沖錘  

實驗?zāi)B(tài)分析中必不可少的一環(huán)就是模態(tài)激勵，昊量光電新推出的這款智能沖擊錘的發(fā)明為結(jié)構(gòu)動力學應(yīng)用提供了機械激勵的新途徑所刀。智能意味著設(shè)備內(nèi)部處理信號炕吸。模態(tài)錘WaveHitMAX保證了測試對象的全自動、可重復(fù)和高精度激勵勉痴，而沒有雙重打擊赫模。用戶可以根據(jù)不同的阻尼/延遲時間，設(shè)置撞擊次數(shù)蒸矛、沖擊力和撞擊之間的延遲時間瀑罗。所有的預(yù)置，如零點或沖擊力搜索雏掠，都是由錘子自動完成的斩祭。用戶不再需要手動調(diào)整。

針對全自動沖擊錘的研制乡话，WaveHitMAX采用包括整個運動控制的閉環(huán)控制方法解決了這一問題摧玫。

 

圖1. 用于脈沖錘內(nèi)部運動控制的傳感器-執(zhí)行器控制回路示意圖

對新型沖脈沖錘WaveHitMAX的系統(tǒng)設(shè)計進行了改進，使傳感器信號作為運動控制單元的主要輸入?yún)?shù)绑青。這樣诬像，脈沖錘的手臂可以向上移動到試件的命中點，在那里闸婴，通過力傳感器信號中的特征變化檢測到接觸事件坏挠，手臂的移動方向可以反轉(zhuǎn)。

與半自動沖擊錘相比邪乍，WaveHitMAX自動脈沖錘具有新的功能降狠。內(nèi)部信號處理的優(yōu)點有:

? 全自動單擊

? 自動搜索用戶自定義的沖擊力

? 自動零點搜索

? 確認對質(zhì)量保證的影響

? 更改錘頭與測試對象之間的位置对竣，無需重新設(shè)置

WaveHitMAX自動模態(tài)力錘可以通過以太網(wǎng)在Windows設(shè)備(PC或平板電腦)上通過包含的軟件快速、輕松地操作榜配。

                                                                              

 自動模態(tài)脈沖錘特點：

? 自動零點搜索

? 可重復(fù)的單擊激發(fā)

? 內(nèi)部傳感器評估和過程控制

? 自動搜索和調(diào)整沖擊力

? 位置的變化是自動預(yù)測的

? 通過附件配置脈沖特性

? 通過遠程控制或集成到客戶系統(tǒng)中來觸發(fā)功能

? 在德國設(shè)計和組裝

? CE認證

1.確保單次激發(fā)

雙重撞擊激勵可以在時域和頻域檢測到

 

2.豐富的配件支持

不同的傳感器-尖端-配重的組合否纬。

 

綜述上文介紹WaveHitMAX - 一款用于全自動沖擊測試的智能脈沖錘，在全新的AI智能脈沖領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)真正意義上的全自動智能脈沖錘蛋褥！

如果您對WaveHitMAX-全自動沖擊測試的智能脈沖錘有興趣烦味，請訪問上海昊量光電的官方網(wǎng)頁：

http://www.wjjzl.com/details-1495.html

 

關(guān)于Gfai tech

Gfai tech GmbH一直在生產(chǎn)和銷售"德國制造"的聲音和振動測量和分析創(chuàng)新產(chǎn)品超過15年。作為應(yīng)用計算機科學促進會（GFai）的100%子公司壁拉，它始終以行業(yè)為導(dǎo)向和以應(yīng)用為導(dǎo)向谬俄。

Gfai tech以模塊化和靈活的聲學攝像機而聞名，用于聲源的定位弃理，可視化和分析溃论。如今，該產(chǎn)品組合還包括實驗?zāi)B(tài)分析的創(chuàng)新以及用于監(jiān)測痘昌、分析和評估聲學測量數(shù)據(jù)的完整軟件解決方案钥勋。我們的測量解決方案應(yīng)用于汽車、工業(yè)辆苔、空中交通算灸、火車交通和研發(fā)領(lǐng)域的降噪、錯誤檢測和聲音設(shè)計驻啤。

上海昊量光電作為gfai tech公司在中國大陸地區(qū)的代理商菲驴，為您提供專業(yè)的選型以及技術(shù)服務(wù)。對于WaveHitMAX-全自動沖擊測試的智能脈沖錘有興趣或者任何問題骑冗，都歡迎通過電話赊瞬、電子郵件或者微信與我們聯(lián)系。

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