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模態(tài)空間系列(四十一)趣味解讀模態(tài)空間--平板的模態(tài)振型有什么預先確定的順序嗎?

發(fā)布時間:2022-05-31 10:24:09 瀏覽量:3386 作者:Peter Avitabile

摘要

模態(tài)空間是Peter Avitabile教授發(fā)表的系列模態(tài)解讀文章亚茬。Peter Avitabile教授是美國麻省大學洛威爾校區(qū)UMASS Lowell機械工程系結構動力學和聲學系統(tǒng)實驗室的副主任酪耳,以及模態(tài)分析和控制實驗室的主任。Peter Avitabile教授以略帶口語化刹缝、生動而又幽默的語言碗暗,在每篇文章中集中介紹試驗模態(tài)分析的一個主題,是非常好的試驗模態(tài)分析的入門文章梢夯。它涉及到了試驗模態(tài)分析的方方面面言疗,是模態(tài)試驗新手的入門材料,學習它有助于理解什么是試驗模態(tài)颂砸,以及取得高質量的模態(tài)參數噪奄。

在北京科尚儀器官網發(fā)布模態(tài)空間系列文章及其中文翻譯,得到了Peter Avitabile教授的書面授權人乓,Peter Avitabile教授擁有文章全部權利勤篮,北京科尚儀器只為學習教育目的而使用它們。如您轉載此系列中文翻譯色罚,請保留本段的描述信息碰缔。


正文


模態(tài)空間系列(四十一)趣味解讀模態(tài)空間--平板的模態(tài)振型有什么預先確定的順序嗎?


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平板的模態(tài)振型有什么預先確定的順序嗎切蟋?我們討論一下這個問題


這是問題經常被提出來,次數比你能想像到的還要多榆芦。這個問題需要討論柄粹,將給出一些例子來解釋和講明白這個經常令人困惑的內容。


我常常聽到有人說一個結構的模態(tài)總是首先從扭轉開始。盡管對于他們的特定應用榜跌,這可能是真的起惕,他們的結構構造中常見的模態(tài)可能是從扭轉開始的,但是對于階次或者模態(tài)的次序堪夭,沒有預先確定的規(guī)律愕把。


例如,很多人時常認為板的模態(tài)必然從扭轉開始 – 但是這點的發(fā)生是沒有數學理由的森爽。它只可能是恨豁,在過去他們曾經見過的平板結構都具有一階扭轉的模態(tài)。當然一旦有人看見扭轉模態(tài)作為結構的第1階模態(tài)爬迟,見了很多次橘蜜,于是永遠不變地,所有的板類結構必然具有扭轉的第1階模態(tài)付呕。這根本就不對计福。


我記起很多年前的一個例子,當時在一個新的加強的白車身結構上進行分析徽职。結構工程師耗費了大量的時間專心于設計一個結構象颖,使汽車框架的第1階彈性體模態(tài)有一個明顯的增加。在那時之前姆钉,這類結構的模態(tài)總是首先從扭轉(T)開始说订,下面隨之而來的是彎曲(B)。當分析第1個解析模型時育韩,汽車框架的第1階模態(tài)原來竟然是彎曲而不是扭轉克蚂。對于這個問題,存在令人難以置信的混亂筋讨,因為直到此時埃叭,第1階模態(tài)還總是扭轉 – 似乎它是一成不變的(如同第十一誡!)


沒人相信這個模型悉罕,因為這看上去跟每個人認為的“事情就是這個樣子的”完全相互矛盾赤屋。但是對于事情應該是那個樣子確實沒有依據。模型是分布的質量和剛度壁袄,由此得到特征解类早,產生滿足力平衡方程的頻率和模態(tài)振型。如果模型事先是正確的嗜逻,那么求解將會確定滿足這個數學問題的頻率和模態(tài)順序涩僻。(當然,模型中可能會有誤差,但那完全是另外一回事逆日。)


簡單的事實是嵌巷,頻率和模態(tài)振型順序由結構的質量和剛度分布決定,而不由別的什么來決定室抽。


為了說明模態(tài)次序安排的可能性搪哪,生成三個具有不同長寬比的板結構,得到每個的有限元解坪圾。這些如圖中所示晓折,按照從上到下,模態(tài)從低到高排列兽泄。模態(tài)進一步用B標示漓概,表示沿著板的長邊彎曲,B2表示沿著板的短邊完全已日,而T表示關于對稱軸扭轉垛耳。對于分析的這三個不同的平板,沒有確定的模態(tài)振型次序飘千。每個板具有不同的組合堂鲜,如圖所示。



另外既然我們談及模態(tài)振型缔莲,那么問題是,與沿著板的短邊彎曲的模態(tài)比(B2)霉旗,沿著板的長邊彎曲的模態(tài)(B)是否總是出現在更低的頻率上痴奏?現在在你太快地回答這個問題之前,停一下厌秒,思考一會兒……


這是個腦筋急轉彎嗎读拆?在我回答這個問題之前我需要思考什么?材料屬性是什么鸵闪?另外他們沿長邊和沿短邊一樣嗎檐晕?如果材料是各向同性的,那么沿長邊的彎曲模態(tài)(B)出現在沿短邊的彎曲模態(tài)(B2)的前面蚌讼。但是如果材料是一種加強的碳纖維復合材料辟灰,其中加強纖維沿著板的長邊方向排列,又會怎樣呢篡石?那么有可能板沿著那個方向上的剛度更高芥喇。那么也有可能沿著短邊的彎曲頻率(B2)出現在沿著長邊的頻率(B)的前面。(哎呀凰萨,托托-說不準我們置身陌生之境了继控! – 綠野仙蹤臺詞)顯然械馆,這里重要的是,你確實需要思考這種可能性湿诊。這是一個很有可能的現實狱杰!


我已經盡力回答你的關于平板模態(tài)階次的問題了瘦材。顯然厅须,任何具有特有的彎曲和扭轉模態(tài)的結構也同樣如此 – 不僅僅是板結構。如果你有關于模態(tài)分析的任何其他問題食棕,盡管問我好了朗和。


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模態(tài)激勵全新的解決方案-WaveHitMAX自動脈沖錘 




實驗模態(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)明為結構動力學應用提供了機械激勵的新途徑谒臼。智能意味著設備內部處理信號朝刊。模態(tài)錘WaveHitMAX保證了測試對象的全自動、可重復和高精度激勵蜈缤,而沒有雙重打擊拾氓。用戶可以根據不同的阻尼/延遲時間,設置撞擊次數底哥、沖擊力和撞擊之間的延遲時間咙鞍。所有的預置,如零點或沖擊力搜索趾徽,都是由錘子自動完成的续滋。用戶不再需要手動調整。


針對全自動沖擊錘的研制孵奶,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疲酌。


圖1. 用于脈沖錘內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參數拒课。這樣徐勃,脈沖錘的手臂可以向上移動到試件的命中點,在那里早像,通過力傳感器信號中的特征變化檢測到接觸事件僻肖,手臂的移動方向可以反轉。


與半自動沖擊錘相比卢鹦,WaveHitMAX自動脈沖錘具有新的功能臀脏。內部信號處理的優(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

? 確認對質量保證的影響

? 更改錘頭與測試對象之間的位置劝堪,無需重新設置


WaveHitMAX自動模態(tài)力錘可以通過以太網在Windows設備(PC或平板電腦)上通過包含的軟件快速、輕松地操作揉稚。



自動模態(tài)脈沖錘特點:

? 自動零點搜索

? 可重復的單擊激發(fā)

? 內部傳感器評估和過程控制

? 自動搜索和調整沖擊力

? 位置的變化是自動預測的

? 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-配重的組合秒啦。



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智能脈沖領域實現真正意義上的全自動智能脈沖錘搀玖!


如果您對WaveHitMAX-全自動沖擊測試的智能脈沖錘有興趣余境,請訪問上海昊量光電的官方網頁:

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