模態(tài)空間是Peter Avitabile教授發(fā)表的系列模態(tài)解讀文章怠硼。Peter Avitabile教授是美國麻省大學(xué)洛威爾校區(qū)UMASS Lowell機(jī)械工程系結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)和聲學(xué)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的副主任，以及模態(tài)分析和控制實(shí)驗(yàn)室的主任移怯。Peter Avitabile教授以略帶口語化香璃、生動(dòng)而又幽默的語言，在每篇文章中集中介紹試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的一個(gè)主題舟误，是非常好的試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的入門文章增显。它涉及到了試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的方方面面，是模態(tài)試驗(yàn)新手的入門材料脐帝，學(xué)習(xí)它有助于理解什么是試驗(yàn)?zāi)B(tài)，以及取得高質(zhì)量的模態(tài)參數(shù)糖权。
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模態(tài)空間系列（六十七）趣味解讀模態(tài)空間-我們真的需要準(zhǔn)確的修正模型嗎腿堤？如果它不完美有什么影響？
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我們真的需要一個(gè)準(zhǔn)確的修正模型嗎？如果它不完美有什么影響樱衷？
我有些很好的例子來說明這個(gè)問題棋嘲。
模型修正是開發(fā)一個(gè)準(zhǔn)確的系統(tǒng)模型過程中非常重要的一個(gè)步驟。如果系統(tǒng)的任何部件不能正確地建模矩桂，那么總體的系統(tǒng)特性將不準(zhǔn)確沸移。當(dāng)然對(duì)于系統(tǒng)響應(yīng)，必須有人去規(guī)定什么是可以接受的侄榴，什么是不可以接受的雹锣。但那個(gè)問題另外說明。
這里我想要討論的是部件頻率對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的影響牲蜀。與總體系統(tǒng)特性相比笆制，通常部件建模和修正更容易些。實(shí)際上涣达，在開發(fā)一個(gè)系統(tǒng)模型中非常大的問題是邊界條件和模型中部件的相互作用在辆。所以這里我要說明的是系統(tǒng)模型中部件之間的相互關(guān)系。當(dāng)然度苔，有很多方法來寫出所有的這些關(guān)系匆篓。這里我要做的是根據(jù)不同系統(tǒng)的一個(gè)非常簡單的表示形式來確定這種關(guān)系。首先討論簡單的單自由度調(diào)諧吸振器寇窑，接下來說明模態(tài)復(fù)雜的多自由度系統(tǒng)鸦概。
所以首先要討論的是部件的簡單表示形式，按照其質(zhì)量和剛度甩骏，或者模態(tài)特性窗市，抑或者頻響特性。圖1是部件的有限元模型的概念化的形式說明饮笛，按照其質(zhì)量和剛度來描述咨察。但是按照這種形式，不容易解釋不同階模態(tài)在總體上如何影響部件的福青。部件的特征解將復(fù)雜的質(zhì)量摄狱、剛度縮減為一組更為簡單的單自由度系統(tǒng)，它們相互之間線性獨(dú)立并且正交无午。所以如果理解了模態(tài)特性媒役，則可以更好地理解部件。
圖1 – 部件的物理和模態(tài)表示形式
現(xiàn)在宪迟，如果另一個(gè)彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)連接到這個(gè)部件上（但是現(xiàn)在酣衷，假設(shè)它跟系統(tǒng)的任何頻率不一樣），會(huì)發(fā)生什么呢踩验？圖2加了這個(gè)彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)鸥诽，并且對(duì)原來的部件模態(tài)影響很小商玫。但是，如果彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)“調(diào)諧”至一個(gè)特定模態(tài)牡借，情況又會(huì)如何呢拳昌？
圖2 – 部件，帶有未經(jīng)調(diào)諧的彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)
圖3顯示了如果彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)跟某階模態(tài)一致對(duì)頻響的影響钠龙，圖4顯示了如果兩個(gè)彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)加到部件中去的影響炬藤。這些影響恰是對(duì)于調(diào)諧質(zhì)量-彈簧吸振器所期望的。在添加的彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)和系統(tǒng)部件模態(tài)之間有動(dòng)態(tài)相互作用碴里。
圖3 – 部件沈矿，帶有調(diào)諧彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)
圖4 – 部件，帶有兩個(gè)調(diào)諧的彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)
因此根據(jù)圖3咬腋、4中的這兩個(gè)示意圖羹膳，很顯然，如果彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)的頻率是特別選擇要跟系統(tǒng)某階模態(tài)一致根竿，則部件的動(dòng)態(tài)特性將有顯著改變陵像，但是，如果彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)的頻率選的不正確（如圖2中所示）寇壳，那么添加的彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)跟部件之間沒有明顯的動(dòng)態(tài)耦合醒颖。
現(xiàn)在，有了這個(gè)認(rèn)識(shí)后壳炎，我們開始討論構(gòu)成系統(tǒng)模型的兩個(gè)部件的耦合泞歉。但不是將兩個(gè)部件看作質(zhì)量矩陣和剛度矩陣，而是將它們或者看作模態(tài)空間中的模態(tài)質(zhì)量/彈簧系統(tǒng)集合匿辩，或者看作一組單自由度響應(yīng)函數(shù)腰耙。
圖5顯示出部件A和部件B的這種表示形式。為了讓這兩個(gè)部件產(chǎn)生正確的耦合铲球，必須正確地定義每個(gè)部件的模態(tài)沟优。圖5中，部件A跟部件B中的模態(tài)沒有靠近睬辐，這樣以來，這兩個(gè)部件之間沒有明顯的耦合宾肺。
圖5 – 兩個(gè)部件的物理耦合
但是溯饵，如果部件的任何一個(gè)都不正確，并且實(shí)際模態(tài)彼此非诚怯茫靠近丰刊，情況又會(huì)如何呢？這樣增拥，在二者模態(tài)一致的地方啄巧，兩個(gè)部件之間將會(huì)有明顯的動(dòng)態(tài)耦合寻歧。兩個(gè)部件之間的耦合很大程度上取決于這兩個(gè)系統(tǒng)頻率的相對(duì)關(guān)系。這樣秩仆，正確地確定每個(gè)部件的模態(tài)是非常重要的码泛，這樣，在合成的系統(tǒng)模型中存在正確的動(dòng)態(tài)相互作用澄耍。
我希望這有助于說明為何必須正確地確定每個(gè)部件的模態(tài)噪珊。必須修正部件模態(tài)來恰當(dāng)?shù)卮_定部件的動(dòng)態(tài)特性。當(dāng)僅僅考慮質(zhì)量矩陣和剛度矩陣時(shí)齐莲，為何必須正確地確定系統(tǒng)模態(tài)就不直截了當(dāng)痢站。通過在模態(tài)域或者頻率域表示部件，修正部件模態(tài)的需求就更加顯而易見选酗。如果你有關(guān)于模態(tài)分析的任何其他問題阵难，盡管問我好了。
在北京科尚儀器官網(wǎng)發(fā)布模態(tài)空間系列文章及其中文翻譯芒填，得到了Peter Avitabile教授的書面授權(quán)呜叫，Peter Avitabile教授擁有文章全部權(quán)利，北京科尚儀器只為學(xué)習(xí)教育目的而使用它們氢烘。如您轉(zhuǎn)載此系列中文翻譯怀偷，請(qǐng)保留本段的描述信息。
模態(tài)激勵(lì)全新的解決方案-WaveHitMAX自動(dòng)脈沖錘
實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析中必不可少的一環(huán)就是模態(tài)激勵(lì)播玖，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(dòng)力學(xué)應(yīng)用提供了機(jī)械激勵(lì)的新途徑椎工。智能意味著設(shè)備內(nèi)部處理信號(hào)。模態(tài)錘WaveHitMAX保證了測(cè)試對(duì)象的全自動(dòng)蜀踏、可重復(fù)和高精度激勵(lì)维蒙，而沒有雙重打擊。用戶可以根據(jù)不同的阻尼/延遲時(shí)間果覆，設(shè)置撞擊次數(shù)颅痊、沖擊力和撞擊之間的延遲時(shí)間。所有的預(yù)置局待，如零點(diǎn)或沖擊力搜索斑响，都是由錘子自動(dòng)完成的。用戶不再需要手動(dòng)調(diào)整钳榨。
針對(duì)全自動(dòng)沖擊錘的研制舰罚，WaveHitMAX采用包括整個(gè)運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)控制的傳感器-執(zhí)行器控制回路示意圖
對(duì)新型沖脈沖錘WaveHitMAX的系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)薛耻，使傳感器信號(hào)作為運(yùn)動(dòng)控制單元的主要輸入?yún)?shù)营罢。這樣，脈沖錘的手臂可以向上移動(dòng)到試件的命中點(diǎn)饼齿，在那里饲漾，通過力傳感器信號(hào)中的特征變化檢測(cè)到接觸事件蝙搔，手臂的移動(dòng)方向可以反轉(zhuǎn)。
與半自動(dòng)沖擊錘相比考传，WaveHitMAX自動(dòng)脈沖錘具有新的功能吃型。內(nèi)部信號(hào)處理的優(yōu)點(diǎn)有:
? 全自動(dòng)單擊
? 自動(dòng)搜索用戶自定義的沖擊力
? 自動(dòng)零點(diǎn)搜索
? 確認(rèn)對(duì)質(zhì)量保證的影響
? 更改錘頭與測(cè)試對(duì)象之間的位置，無需重新設(shè)置
WaveHitMAX自動(dòng)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伙菊、輕松地操作败玉。
自動(dòng)模態(tài)脈沖錘特點(diǎn)：
? 自動(dòng)零點(diǎn)搜索
? 可重復(fù)的單擊激發(fā)
? 內(nèi)部傳感器評(píng)估和過程控制
? 自動(dòng)搜索和調(diào)整沖擊力
? 位置的變化是自動(dòng)預(yù)測(cè)的
? 通過附件配置脈沖特性
? 通過遠(yuǎn)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(jì)和組裝
? CE認(rèn)證
1.確保單次激發(fā)
雙重撞擊激勵(lì)可以在時(shí)域和頻域檢測(cè)到
2.豐富的配件支持
不同的傳感器-尖端-配重的組合。
綜述上文介紹WaveHitMAX - 一款用于全自動(dòng)沖擊測(cè)試的智能脈沖錘镜硕，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(dòng)智能脈沖錘运翼！
如果您對(duì)WaveHitMAX-全自動(dòng)沖擊測(cè)試的智能脈沖錘有興趣，請(qǐng)?jiān)L問上海昊量光電的官方網(wǎng)頁：
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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(dòng)測(cè)量和分析創(chuàng)新產(chǎn)品超過15年兴枯。作為應(yīng)用計(jì)算機(jī)科學(xué)促進(jìn)會(huì)（GFai）的100%子公司血淌，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(jī)而聞名财剖，用于聲源的定位悠夯，可視化和分析。如今躺坟，該產(chǎn)品組合還包括實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的創(chuàng)新以及用于監(jiān)測(cè)沦补、分析和評(píng)估聲學(xué)測(cè)量數(shù)據(jù)的完整軟件解決方案。我們的測(cè)量解決方案應(yīng)用于汽車咪橙、工業(yè)夕膀、空中交通、火車交通和研發(fā)領(lǐng)域的降噪美侦、錯(cuò)誤檢測(cè)和聲音設(shè)計(jì)产舞。
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