模態(tài)空間是Peter Avitabile教授發(fā)表的系列模態(tài)解讀文章陕赃。Peter Avitabile教授是美國麻省大學(xué)洛威爾校區(qū)UMASS Lowell機械工程系結(jié)構(gòu)動力學(xué)和聲學(xué)系統(tǒng)實驗室的副主任卵蛉，以及模態(tài)分析和控制實驗室的主任。Peter Avitabile教授以略帶口語化么库、生動而又幽默的語言傻丝，在每篇文章中集中介紹試驗?zāi)B(tài)分析的一個主題诉儒，是非常好的試驗?zāi)B(tài)分析的入門文章葡缰。它涉及到了試驗?zāi)B(tài)分析的方方面面，是模態(tài)試驗新手的入門材料，學(xué)習(xí)它有助于理解什么是試驗?zāi)B(tài)运准，以及取得高質(zhì)量的模態(tài)參數(shù)幌氮。
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模態(tài)空間系列（九十二）趣味解讀模態(tài)空間-如果試驗和模型之間的頻率很接近胰丁，那么模型是相關(guān)的嗎随橘？
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如果試驗和模型之間的頻率很接近扬卷，那么模型是相關(guān)的嗎牙言？
你真的一定要觀察模態(tài)振型嗎？這很重要怪得，要討論咱枉。
這是另一個人們還經(jīng)常感到困惑的地方。所以人們常常建立有限元模型徒恋，希望確保模型是合理的蚕断。為了這個唯yi的目的，有時特別進行試驗?zāi)B(tài)測試 – 以提供模型的合理性檢查因谎。
有限元模型是根據(jù)很多不同的假設(shè)建立的，并且很多地方有問題财岔，例如：
– 結(jié)構(gòu)如何建模
– 用什么材料特性
– 結(jié)合面和連接點如何建模
– 等等
這是因為有限元模型是一種近似风皿，它是一種建模工具，我們用來確保設(shè)計方案是合理的匠璧，適合于特定應(yīng)用中的預(yù)期用途桐款。模型包含許多近似，對于大多數(shù)的設(shè)計夷恍，它們可能都是合理的魔眨。幸好在設(shè)計上，我們建立安全、應(yīng)力限值和其它準則等因子來補償那些我們不知道或不理解的部分遏暴。
很多時候侄刽，在有限元模型中朋凉，有“懲罰因子”或者“低限值因子”可以加到模型上去州丹，因為我們只是不確定用于模型的屬性，認為可能由于所用的制造工藝或者由于加工技術(shù)可能附加載荷并造成結(jié)構(gòu)的一般屬性變糟等杂彭。
有限元模型是近似墓毒。在我們設(shè)計和制造的系統(tǒng)中，我們用模型來建立一個“舒適因子”亲怠，以對我們的設(shè)計有更大的信心。但重要的是团秽，我們建立的有限元模態(tài)無論如何并不完美主胧。希望它們是系統(tǒng)的良好近似，我們z盡力建立這個系統(tǒng)的動力學(xué)特性徙垫，但是…在建立這個模型過程中讥裤，有時我們忘記了近似。
例如姻报，我們建立非常復(fù)雜的模型，而有時復(fù)雜性是關(guān)注的焦點可能指向的地方间螟。但作為錯誤的可能來源吴旋，關(guān)于楊氏模量是什么，材料密度的簡單問題常常會讓人感到驚訝厢破。但還沒有人時常對試驗對象稱重荣瑟，看看模型重量是否跟實際部件重量一樣摩泪。另外笆焰，我們總是接受作為公開數(shù)值的楊氏模量，沒有想過可能預(yù)料到的變化见坑，以及該如何對它進行檢查嚷掠。
另外，有時CAD模型用于模型的幾何形狀生成荞驴，沒有實際考慮過，實際的幾何形狀可能是什么樣熊楼、實際頻率和模態(tài)振型可能會如何改變霹娄。一個非常重要的例子是板的平面度，它包含在有限元模型中。模型可能把板建模為平整的犬耻，但板的實際翹曲度可能會對總體頻率預(yù)測產(chǎn)生極大的影響踩晶。圖1顯示了板的幾個掃描形狀，板被聲明為是平整的枕磁，并且模型中也是這么建模的合瓢，但是對頻率和振型的確定，這些偏離產(chǎn)生了非常重要的作用透典。
圖1 – “假設(shè)”平板的變形的幾何形狀
在這個特殊的例子中晴楔，模型頻率跟實測的很多頻率相匹配，但是振型顯的幾乎完全不相關(guān) – 所以僅僅頻率匹配并不一定意味著模型沒有問題峭咒。
總是引起問題的一個特別難題是當試驗?zāi)B(tài)測試是在夾緊或固支條件下進行時。在這里凑队，有限元模型可以很容易地預(yù)計一個固支或夾緊的條件则果，而在試驗?zāi)B(tài)測試設(shè)置中要完成這個就非常困難了 – 但人們總是試圖按照這種方法進行測試。
一種例子涉及到一個復(fù)合材料板漩氨，板是用某種新型纖維制成的西壮，而復(fù)合材料板的特性受到質(zhì)疑。平板用一個夾具進行設(shè)置叫惊，試圖得到一種固支條件款青，盡管我們清楚地知道，可能非常難以實現(xiàn)這種邊界條件霍狰。
遺憾的是抡草，分析小組向大家保證夾具綽綽有余。另外他們明確地聲稱蔗坯，它“又剛”“又硬”而且“模擬測試的固支條件綽綽有余”。
那么這里對測試唯yi能說的就是宾濒，“是什么就是什么”腿短，并且無論測得了什么都將確定試驗設(shè)置的實際情況。測得復(fù)合材料板的前幾階模態(tài)绘梦，并進行有限元模型的相關(guān)分析研究橘忱。但是，記住谚咬，zui初的有限元模型的纖維特性還不清楚鹦付，而試驗的目的就是幫助確定纖維特性。當然择卦，進行的第1次相關(guān)分析顯示出試驗和模型之間的明顯差別敲长。預(yù)期會很大郎嫁，因為纖維未知。頻率顯示出相當大的差別祈噪，而認為振型相關(guān)程度是合理的，如表1所示辑鲤。作為參考盔腔，三個模態(tài)振型對如圖2所示。
顯然月褥，模型所具有的纖維特性沒有代表復(fù)合材料中纖維的實際剛度弛随。因而通過微調(diào)纖維特性的方法，調(diào)整模型宁赤，得到的頻率顯示出了極大的改善舀透。接下來確定模型的頻率，顯示出有很大的改善决左，如表2 所示愕够。
但是如果你觀察表2，會注意到佛猛，沒有顯示MAC值。由于時間和預(yù)算限制继找，對“調(diào)整后的”的有限元模型遂跟，沒有進行另外的相關(guān)分析研究。大家感覺到因為頻率對比有了極大的改善码荔，所以沒有必要進一步驗證模型了 – 可以說漩勤，頻率都很接近，所以“到此為止吧”缩搅。
表1 – 復(fù)合材料板模型和試驗數(shù)據(jù)的相關(guān)分析
圖2 – 第1組相關(guān)的模態(tài)對偶
表2 – “調(diào)整后的”符合材料板模型和試驗數(shù)據(jù)的相關(guān)分析
但稍后進行了幾個補充相關(guān)分析，并且事實證明刻撒，參照zui初逊脯，振型相關(guān)程度嚴重地退化了刺啦，對2階和3階模態(tài)，MAC值比之前低了很多堂鲤。盡管看上去頻率非常接近媒峡，大家樂于使用調(diào)整后模型的修正特性瘟栖。后來實際情況表明，所謂的固支或夾緊的邊界條件具有非常重要的影響谅阿。頻率確實跟實測頻率更近了半哟，但是調(diào)整了的模型的纖維參數(shù)對前3階模態(tài)的振型有重要的影響 – 但作為模型調(diào)整的部分這一點從來沒有被檢查過酬滤。實際上，夾具的邊界條件并不像分析工程師預(yù)期的那樣剛硬寓涨，這對于振型的相關(guān)程度有巨大的影響。
所以重要的是戒良，很顯然相關(guān)分析需要比較頻率和振型体捏。如果只考慮頻率，那么模型可以按照差不多任意的方法進行調(diào)整糯崎，以得到“匹配的”頻率几缭。非常重要的是，振型應(yīng)該作為相關(guān)分析過程的部分進行驗證沃呢，以進一步證明和證實模型跟實測數(shù)據(jù)的相關(guān)分析是有道理的年栓。
已經(jīng)有很多的實例證實這一點，并且總是建議樟插，模型與試驗的相關(guān)分析包括頻率比較韵洋，也包括振型比較。MAC是振型相關(guān)分析過程的第1步黄锤，但是對于模型確認搪缨，同樣也需要正交性檢查鸵熟。（僅利用MAC作為向量相關(guān)分析工具的一些注意事項副编，將在后面的文章中進行討論。）如果你有關(guān)于模態(tài)分析的任何其他問題流强，盡管問我好了痹届。
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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)激勵秘通，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(xué)應(yīng)用提供了機械激勵的新途徑为严。智能意味著設(shè)備內(nèi)部處理信號。模態(tài)錘WaveHitMAX保證了測試對象的全自動肺稀、可重復(fù)和高精度激勵第股，而沒有雙重打擊。用戶可以根據(jù)不同的阻尼/延遲時間话原，設(shè)置撞擊次數(shù)夕吻、沖擊力和撞擊之間的延遲時間诲锹。所有的預(yù)置，如零點或沖擊力搜索梭冠，都是由錘子自動完成的。用戶不再需要手動調(diào)整控漠。
針對全自動沖擊錘的研制蔓倍，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。
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)計進行了改進盐捷，使傳感器信號作為運動控制單元的主要輸入?yún)?shù)偶翅。這樣，脈沖錘的手臂可以向上移動到試件的命中點碉渡，在那里聚谁，通過力傳感器信號中的特征變化檢測到接觸事件，手臂的移動方向可以反轉(zhuǎn)滞诺。
與半自動沖擊錘相比形导，WaveHitMAX自動脈沖錘具有新的功能。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习霹，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朵耕、輕松地操作淋叶。
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-配重的組合阎曹。
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煞檩！
如果您對WaveHitMAX-全自動沖擊測試的智能脈沖錘有興趣处嫌，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(xué)促進會（GFai）的100%子公司斟湃，它始終以行業(yè)為導(dǎo)向和以應(yīng)用為導(dǎo)向。
Gfai tech以模塊化和靈活的聲學(xué)攝像機而聞名凝赛，用于聲源的定位癣缅，可視化和分析。如今哄酝，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、分析和評估聲學(xué)測量數(shù)據(jù)的完整軟件解決方案祷膳。我們的測量解決方案應(yīng)用于汽車陶衅、工業(yè)、空中交通直晨、火車交通和研發(fā)領(lǐng)域的降噪搀军、錯誤檢測和聲音設(shè)計膨俐。
上海昊量光電作為gfai tech公司在中國大陸地區(qū)的代理商，為您提供專業(yè)的選型以及技術(shù)服務(wù)罩句。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焚刺，都歡迎通過電話、電子郵件或者微信與我們聯(lián)系乳愉。
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