西工大結(jié)構(gòu)試驗技術(shù)試驗報告YE6251振動測試裝置手冊資料

1、SINOCERA?YE6251振動測試裝置手冊江蘇聯(lián)能電子技術(shù)有限公司YE6251振動測試裝置手冊目錄YE6251振動力學(xué)測試系統(tǒng)組成及使用方法3一、單自由度系統(tǒng)1、測量單自由度系統(tǒng)的自由衰減曲線，并對曲線進(jìn)行時域分析，確定其固有頻率、阻尼系數(shù)等參數(shù)7J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J*2、用沖擊激勵法測量系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)，并識別出其固有頻率和相對阻尼系數(shù)103、用穩(wěn)態(tài)激擾法測量系統(tǒng)強迫振動的幅頻、相頻曲線、并確定其固有頻率和相對阻尼系數(shù)（半功率點法）11丿，門門門

2、門門門門門門門門門門門，門門門門114、 用正弦掃頻法測量系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)，并識別出其固有頻率和相對阻尼系數(shù)，,，135、動力吸振器減振實驗14二、兩自由度系統(tǒng)1、用沖擊激勵法測量系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)，并識別出其12階模態(tài)參數(shù)，進(jìn)行振型擬合15口 門門門門門門，門門門門門，門門，門門門門門IV2、 用穩(wěn)態(tài)激擾法測量系統(tǒng)強迫振動的幅頻、相頻響應(yīng)曲線、并確定其12階固有頻率、相對阻尼系數(shù)（半功率占法）163、用正弦掃頻法測量系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)17三、簡支梁1、 用穩(wěn)態(tài)激擾法測量結(jié)構(gòu)的幅頻響應(yīng)曲線、并用確定其14階固有頻率、相對阻尼系數(shù)（半功率點/丿、，）、-1振?型. ,182、 用速度共振的相位

3、判別法測量結(jié)構(gòu)的14階固有頻率193、 用共振法測量結(jié)構(gòu)的14階阻尼系數(shù)214、 用正弦掃頻法測量結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)函數(shù)，并用識別出其14階模態(tài)參數(shù)，進(jìn)行振型擬合，235、 用沖擊激勵法測量結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)函數(shù)，并識別出其14階模態(tài)參數(shù)24四、固支梁1、用穩(wěn)態(tài)激擾法測量結(jié)構(gòu)的幅頻響應(yīng)曲線、并用確定其14階固有頻率、相對阻尼系數(shù)（半功率點法）292、 用速度共振的相位判別法測量結(jié)構(gòu)的14階固有頻率303、 用共振法測量結(jié)構(gòu)的14階阻尼系數(shù)314、 用正弦掃頻法測量結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)函數(shù)325、 用沖擊激勵法測量結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)函數(shù)，并識別出其14階模態(tài)參數(shù)33五、懸臂梁1、 用穩(wěn)態(tài)激擾法測量結(jié)構(gòu)的幅頻響應(yīng)曲

4、線、并用確定其14階固有頻率、相對阻尼系數(shù)（半功率點法）342、 用速度共振的相位判別法測量結(jié)構(gòu)的14階固有頻率353、 用共振法測量結(jié)構(gòu)的14階阻尼系數(shù)364、 用正弦掃頻法測量結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)函數(shù)375、 用沖擊激勵法測量結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)函數(shù)，并識別出其14階模態(tài)參數(shù)38六、一端簡支一端固支梁1、用穩(wěn)態(tài)激擾法測量結(jié)構(gòu)的幅頻響應(yīng)曲線、并用確定其14階固有頻率、相對阻尼系數(shù)（半功率點法）393、用速度共振的相位判別法測量結(jié)構(gòu)的14階固有頻率403、 用共振法測量結(jié)構(gòu)的14階阻尼系數(shù)414、 用正弦掃頻法測量結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)函數(shù)425、 用沖擊激勵法測量結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)函數(shù)，并識別出其14階模態(tài)參數(shù)43

5、七、復(fù)合阻尼自由梁1、用沖擊激勵法測量結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)函數(shù)，并識別出其14階模態(tài)參數(shù)，44八、中心固定薄板（饒）1、用沖擊激勵法測量結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)函數(shù)，并識別出其節(jié)圓向的前4階模態(tài)參數(shù)，,，45九、懸索系統(tǒng)1、測量懸索系統(tǒng)各階固有頻率并觀察各階主振型4633YE6251振動力學(xué)測試系統(tǒng)組成及使用方法（一）系統(tǒng)概述振動力學(xué)實驗系統(tǒng)主要由 YE6251振動力學(xué)實驗儀、YE15000振動力學(xué)實驗臺、激振和傳感器、 數(shù)據(jù)采集卡及其采集和分析軟件等組成。1、 振動力學(xué)實驗儀：YE6251丫2掃頻信號發(fā)生器、YE6251Y1功率放大器、YE6251丫3阻尼調(diào)節(jié)器、 YE6251丫初測量儀、YE6251Y5位

6、移測量儀、YE6251Y6速度測量儀、YE6251Y7加速度測量儀、 機箱及電源。2、振動力學(xué)實驗臺：簡支梁、固支梁、懸臂梁、薄板、復(fù)合阻尼梁、電磁阻尼器、單自由度質(zhì)量 彈簧一阻尼系統(tǒng)、兩自由度質(zhì)量一彈簧一阻尼系統(tǒng)、動力吸振器。3、激振和傳感器:YE15400電動式激振器、LC-01A沖擊力錘（含CL-YD-303A力傳感器）、CL-YD-331A 阻抗頭、CWY-DO-50電渦流式位移傳感器、CA-YD-107壓電式加速度傳感器。4、數(shù)據(jù)采集卡及其采集和分析軟件：A/D（ D/A）采集卡、系統(tǒng)應(yīng)用軟件由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處 理，時域處理，頻域處理、模態(tài)分析，報告生成、在線幫助等模塊組成。（二）

7、YE6251振動力學(xué)實驗儀主要技術(shù)指標(biāo)YE6251Y2掃頻信號發(fā)生器1、輸出波形：正弦波2、頻率范圍：對數(shù)模式下10Hz1000Hz在一個連續(xù)量程之內(nèi)3、具有手動、自動兩種頻率控制方式4、手動控制頻率時，有粗調(diào)和微調(diào)兩種方式5、 自動頻率控制時，掃頻范圍：10Hz1000Hz,掃頻上、下限分檔任意調(diào)節(jié)，掃頻比：100： 1， 掃頻時間在0.1S20S內(nèi)任意調(diào)節(jié)6、頻率顯示：采用4位7段LED數(shù)顯7、頻率顯示精度：土 1% 18 幅值線性度：10Hz1000Hz頻率范圍內(nèi)土 0.2dB9、失真度：W 1%10、具有BNC信號輸出端子；YE6251Y1功率放大器1、恒流輸出2、功率輸出：輸出電流0

8、1A連續(xù)可調(diào)，最大輸出電流大于1.2A3、幅值線性度：10Hz1000Hz頻率范圍內(nèi)土 0.1dB4、頻率響應(yīng)：10Hz1000Hz, 土 0.5 dB（滿功率條件下）5、信噪比：70dB&輸入阻抗：10KQ7、失真度：w 5%（ 10Hz1000Hz,電流檢測口測量）8、 電流顯示：31位7段LED數(shù)顯，最大顯示1999mA檢波方式：真有效值，指示精度：土 3%29、具有輸出短路、開路保護(hù)功能10、信號輸入：開關(guān)轉(zhuǎn)換方式，置“內(nèi)”時，掃頻信號發(fā)生器信號直接從內(nèi)部接入；置“外”時, 外接信號從輸入端子（BNC接入11、 電流檢測輸出：0.2V/A，輸出阻抗200Q （BNC端子）YE6251Y

9、3阻尼調(diào)節(jié)器1、配接實驗力學(xué)試驗臺上的電磁阻尼器2、輸出電壓：DC 025V可調(diào)輸出電流：01500mA可調(diào)3、輸出顯示：4位7段LED數(shù)顯輸出電流4、顯示精度：土 1% 5YE6251Y4力測量儀I、配接沖擊力錘（LC-01A）和阻抗頭（CL YD-331A）中的力傳感器2、具有傳感器靈敏度歸一化調(diào)整按鈕，范圍1.009.993、傳感器輸入靈敏度范圍：110PC/N4、增益:*1、*10、*1005、具有峰值保持和清零功能6、低通濾波器：0.3KHz、1KHz 3KHz LINE7、力值顯示：31位7段LED數(shù)顯，最大顯示1999N28檢波方式：真有效值、峰值9、顯示精度：土 3%F 210

10、、精度誤差：v 1.5%II、輸出：BNC端子YE6251Y5位移測量儀1、配接CWY-DO-50電渦流傳感器2、 具有傳感器靈敏度歸一化調(diào)整按鈕，范圍1.009.993、具有靈敏度歸一按鈕4、增益：*1、*105、頻率范圍：DC5KHz （ 0.5dB）6、位移顯示：31位7段LED數(shù)顯，最大顯示1999.9卩m27、檢波方式：DC峰峰值8指示精度：土 3%FS 29、精度誤差：V 1%10、輸出：BNC端子YE6251Y6速度測量儀1、配接YE14200非接觸式速度傳感器2、具有傳感器靈敏度校正鈕，根據(jù)不同靜態(tài)距離和頻率歸一化輸出電壓3、具有有源微積分網(wǎng)絡(luò)，可直接測量振動的位移、速度、加速

11、度4、增益：*1、*10、*1005、低通濾波器：2KHz LINE6、 傳感器靈敏度校正范圍：110mV/mm/s7、輸入阻抗：50KQ&測量模式：加速度、速度、位移9、顯示：3丄位7段LED數(shù)顯210、檢波方式：真有效值、峰值11、顯示精度：土 3%F 212、精度誤差：v 1.5%13、輸出：BNC端子YE6251Y7加速度測量儀1、配接C2YD- 107加速度傳感器或阻抗頭（CL-YD-331A）中的加速度傳感器2、 具有傳感器靈敏度歸一化調(diào)整按鈕，范圍1.009.993、具有有源單、雙積分網(wǎng)絡(luò)，可直接測量振動的位移、速度、加速度4、增益:*1、*10、*1005、低通濾波器：2KHz

12、 LINE6、頻率范圍：0.5Hz 10KHz （土 0.5dB）7、 傳感器輸入靈敏度范圍：110PC/m/s2, 10100PC/m/s28顯示：31位7段LED數(shù)顯29、檢波方式：真有效值、峰值10、顯示精度：土 3%F 211、精度誤差：v 1.5%12、輸出：BNC端子（三）激振及傳感器1、JZK-2激振器 最大激振力：2Kg 頻率范圍：10Hz2KHz2、YE15301電磁阻尼器 阻值：約17歐姆 最大電流：3A3、加速度傳感器CA-YD-1074、阻抗頭 CL-YD-331AA:加速度輸出F :力輸出5、力錘 LC-01A6、位移傳感器CWY-DO-502Vs 紅色線COM 白色

13、線OUT 藍(lán)色線（四）系統(tǒng)主要參數(shù)說明1. 單自由度系統(tǒng)的安裝特征數(shù)據(jù)：m1=1.3Kg,m2=0.9Kg,m3=0.2kgk1=44444N/m,k2=32000N/m,k3=11111N/m2. 等截面梁的彎曲振動名稱參數(shù)（0m）固有頻率（Hz）長1寬b厚hf1f2f3f4簡支梁64056844.7178.8402.3715.2懸臂梁64056815.999.8279.5547.7固支梁620568108.1279.9584.0965.3固支簡支梁63056872.2233.9487.9834.3自由梁620568+3108.1279.9584.0965.31- 1單自由度系統(tǒng)自由衰減法測

14、量系統(tǒng)的固有頻率和阻尼比、實驗?zāi)康模?. 了解單自由度自由衰減振動的有關(guān)概念。2. 學(xué)會用數(shù)據(jù)采集儀記錄單自由度系統(tǒng)自由衰減振動的波形。f。和阻尼比3. 學(xué)會根據(jù)自由衰減振動波形確定系統(tǒng)的固有頻率 二、實驗框圖：三、實驗原理：由振動理論可知，圖27所示的一個單自由度 質(zhì)量一彈簧一阻尼系統(tǒng)，其質(zhì)量為m（ kg），彈簧 剛度為K （ N/m），粘性阻尼系數(shù)為r （N2 m/s）。當(dāng)質(zhì)量上承受初始條件（t =0時，位移x=x0，速度圖27單自由度系統(tǒng)模型1x=x）激擾時，將作自由衰減振動。在弱阻尼條件下其位移響應(yīng)為：x = Aet sin（ . p2 _ n2t ：）式中:為衰減系數(shù)（rad/s ）

15、rn 二2m為固有圓頻率（rad/s ）A= lx2+2nx0x0 + p2x22 2 p _n為響應(yīng)幅值（mtg-n2Xo nxo為響應(yīng)的相位角（）響應(yīng)曲線如圖28所示。引入:對數(shù)衰減比；7噲則有:5TdxTd圖28弱阻尼衰減振動的響應(yīng)曲線而Td計二；2為衰減振動的周期,fd p _ n為衰減振動的頻率,Pd h$p2 _ n2 為衰減振動的圓頻率。從圖28衰減振動的響應(yīng)曲線上可直接測量出S、Td ,然后根據(jù)n二可計算出n；2 :2 2 ，P - n計算出p；n 士計算出r ；TdPK計算出無阻尼m時系統(tǒng)的固有頻率fo ;T。=1 =2二，m計算出無阻尼時系統(tǒng)的固有周期Tof V K四、實驗

16、方法：1、 在單自由度系統(tǒng)的側(cè)臂安裝一個“測量平面”，用電渦流傳感器對準(zhǔn)該平面拾取振動信號。2、 在不加阻尼的情況下在不加阻尼的情況下，用手輕推質(zhì)量塊，或用力錘輕敲質(zhì)量塊，采集一段信號 進(jìn)行分析。3、在加阻尼的情況下，用手輕推質(zhì)量塊，或用力錘輕敲質(zhì)量塊，采集一段信號進(jìn)行分析。利用雙光標(biāo)讀出5個波經(jīng)歷的時間厶t，量出相距5個周期的兩振幅的雙振幅2A1、2 A2之值，按 公式8-5計算固有頻率fo，按公式8-7、8-8、8-9計算出阻尼比 。五、實驗結(jié)果及分析：1. 繪出單自由度自由衰減振動波形圖2根據(jù)實驗數(shù)據(jù)按公式計算出固有頻率和阻尼比，計算結(jié)果填入下表。表8.1時間t周期TI2A12A2阻尼比

17、-固有頻率fo1- 2用沖擊激勵法測量單自由度系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)一、實驗?zāi)康挠脹_擊激勵法測量系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)，并識別出其固有頻率和阻尼系數(shù)。、實驗框圖iii三、實驗原理通常我們認(rèn)為振動系統(tǒng)為線性系統(tǒng)，用一特定已知的激振力，以可控的方法來激勵結(jié)構(gòu)，同時測量輸入和輸出 信號，通過傳函分析，得到系統(tǒng)固有頻率。響應(yīng)與激振力之間的關(guān)系可用導(dǎo)納表示：Yl_u22 就 tg-2Du1 -u2Y的意義就是幅值為1的激勵力所產(chǎn)生的響應(yīng)。 研究Y與激勵力之間的關(guān)系， 就可得到系統(tǒng)的頻響特性曲線。在共振頻率下的導(dǎo)納值迅速增大，從而可以判別各階共振頻率。這里可以用沖擊力錘對系統(tǒng)激勵，用位移傳感器拾振，獲得系統(tǒng)的頻響

18、函數(shù)四、實驗方法1、在單自由度系統(tǒng)的側(cè)臂安裝一個“測量平面”，用電渦流傳感器對準(zhǔn)該平面拾取振動信號。2、將力錘信號接入力測量儀，用力錘輕敲質(zhì)量塊，使其振動,采集一段信號進(jìn)行分析求取系統(tǒng)的頻響函 數(shù)。五、實驗結(jié)果及分析從頻響函數(shù)曲線依次讀出其固有頻率階次1階頻率1- 3用穩(wěn)態(tài)激擾法測量單自由度系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)一、實驗?zāi)康挠梅€(wěn)態(tài)激擾法測量系統(tǒng)強迫振動的幅頻、并確定其固有頻率和阻尼系數(shù)(半功率點法)二、實驗框圖CL=YD331AI 丿咱 抗頭三、實驗原理對于圖29所示的單自由度質(zhì)量一彈簧一阻尼系統(tǒng)的強迫振動，其位移幅值系統(tǒng)確定以后，p、n、m就是確定的值。只要保證激擾力幅值 Fo是一個常量，B的大

19、小唯一確定于激擾頻率3。穩(wěn)態(tài)激擾法就是每給定一個激擾頻率冋，測量一次位移響應(yīng)B (i =1,2,3 N ),從而得到一組Bi隨變化的數(shù)據(jù)。以3為橫坐標(biāo)，B為縱坐標(biāo)，可描繪出一組幅頻響 應(yīng)曲線，如圖36所示。在曲線上，振幅最大的點對應(yīng)的激擾頻率稱為共振 頻率，即此時系統(tǒng)發(fā)生了位移共振。Bp圖36強迫振動幅頻響應(yīng)曲線從而有p式中，相對阻尼系數(shù)E可以通過半功率點法測得，在 P3 V p3 = P3 P圖34位移響應(yīng)判別速度共振圖35加速度響應(yīng)判別速度共振四、實驗步驟1、通過加速度積分得到速度，采用阻抗頭測力，共振時速度和力諧振時為同相，用李沙育圖觀察是一條直線。2、 慢慢調(diào)節(jié)信號源頻率f（從10Hz

20、開始，在諧振點附近時，頻率的變化應(yīng)盡量?。l(fā)生諧振時記錄 下該頻率點,這即是1階固有頻率，以次類推找出1-4階固有頻率。系統(tǒng)的四階固有頻率1階46Hz,2 階 173Hz, 3 階 400Hz, 4 階 691Hz=五、實驗結(jié)果與分析 填寫下面表格階次1階2階3階4階頻率3- 3用共振法測量簡支梁結(jié)構(gòu)阻尼系數(shù)一、實驗?zāi)康挠霉舱穹y量簡支梁結(jié)構(gòu)的14階阻尼系數(shù)。二、實驗框圖YE6251YE6Z51T1YE5Z51YZTE&251T3YE6Z51Y6佛 功It早H仔掃頻信號陰尼力刪墾也加詞壹與控儒!1發(fā)生甜調(diào)節(jié)器iRiJ&bZ近二忖器三、實驗原理內(nèi)漩悟號耒集分折軟強迫振動的位移響應(yīng)為x(t) =

21、 Bsin( t - )速度響應(yīng)為x(t)二 Bsin(，t)2速度幅值BB0,(1 - 2)2(2 )2*1:取得極值的條件為 = 1 ,即當(dāng)，=p時，系統(tǒng)發(fā)生速度共振，CB)p Bo。此時，相位差 二， 22阻尼力即速度響應(yīng)與激擾力 F二Fsint之間的相位差為rr 2L B0 st=r 2npFsin =m p2 Fosin =f，即激振力所作的功全部被阻尼所消耗。故有系統(tǒng)發(fā)生速度共振時，F(xiàn)osin t _ Fo sin pt _ Fox pB sin pt pB因此，只要測量系統(tǒng)發(fā)生速度共振時的速度幅值 pB和激振力幅值F。，即可計算出粘性阻尼系數(shù)r，并rn根據(jù)n =算出衰減系數(shù)n；=

22、算出相對阻尼系數(shù)E。2mp也可利用示波器顯示力與速度的圖像來測量阻尼系數(shù)， 如圖32所示。將力信號接入示波器的丫軸, 速度信號接入示波器的X軸，兩通道的放大倍數(shù)調(diào)成一致，因二者之間的相位差為0,故形成圖示的直線，該直線的斜率即為阻尼系數(shù)，即r =tg:。 若X軸接入的是位移信號，則形成的圖像為正橢 圓，橢圓與X、丫軸的交點即為B和F。，據(jù)此也 可測出阻尼系數(shù)。四、實驗方法1、通過加速度積分得到速度，采用阻抗頭測力，圖32共振法測阻尼的圖像共振時速度和力為同相，用李沙育圖觀察是一條直線。2、 調(diào)節(jié)信號源頻率f（從10Hz開始，在諧振點附近時，頻率的變化應(yīng)盡量?。?，發(fā)生速度共振時記錄 速度幅值PB

23、和激振力幅值Fo。，即可計算出粘性阻尼系數(shù)r，并根據(jù)n=r/2m算出衰減系數(shù)n；算出 相對阻尼系數(shù)E。3、 以次類推，測量1-4階阻尼系數(shù)。諧振點頻率約為1階46Hz, 2階173Hz, 3階400Hz, 4階691Hz。五、實驗結(jié)果與分析填寫下面表格并計算阻尼比階次1階2階3階4階頻率速度幅值PB激振力幅值F0阻尼系數(shù)3- 4用正弦掃頻法測量簡支梁結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)一、實驗?zāi)康挠谜覓哳l法測量簡支梁的頻率響應(yīng)函數(shù)。二、實驗框圖!/E 15400 電動式 is邂豁YE153O1 卩且尼關(guān)VE6251YE62S1Y1YES2S1Y2YE62S1Y3ES2S15E62516拆:HE.I川雖 與控第U掃

24、頗信號噴生關(guān)阻尼 調(diào)節(jié)器力測墾仗加 測呈1史計護(hù).內(nèi)裝信號采集曲析軟件三、實驗原理通常我們認(rèn)為振動系統(tǒng)為線性系統(tǒng)，用一特定已知的激振力，以可控的方法來激勵結(jié)構(gòu)，同時測量輸入和輸出 信號，通過傳函分析，得到系統(tǒng)固有頻率。響應(yīng)與激振力之間的關(guān)系可用導(dǎo)納表示：Y .1-u2 2 4u2D2，tgi2DUY的意義就是幅值為1的激勵力所產(chǎn)生的響應(yīng)。 研究Y與激勵力之間的關(guān)系， 就可得到系統(tǒng)的頻響特性曲線。 在共振頻率下的導(dǎo)納值迅速增大，從而可以判別各階共振頻率。四、實驗方法1、用激振器對準(zhǔn)簡支梁，安裝好，注意不要將激振器安裝于梁的中央位置。2、信號源的頻率范圍可以設(shè)置在 10Hz-900Hn以隨機采集的

25、方式采集一段數(shù)據(jù)3、分析系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)。五、實驗結(jié)果與分析從頻響函數(shù)曲線依次讀出前4階頻率階次1階2階3階4階頻率3- 5用沖擊激勵法測量簡支梁模態(tài)參數(shù)一、實驗?zāi)康挠脹_擊激勵法測量簡支梁的頻率響應(yīng)函數(shù)和振型、實驗框圖三、實驗原理1、模態(tài)分析方法及其應(yīng)用模態(tài)分析方法是把復(fù)雜的實際結(jié)構(gòu)簡化成模態(tài)模型，來進(jìn)行系統(tǒng)的參數(shù)識別（系統(tǒng)識別），從而大大地簡化了系統(tǒng)地數(shù)學(xué)運算。通過實驗測得實際響應(yīng)來尋示相應(yīng)的模型或調(diào)整預(yù)想的模型參數(shù)，使其 成實際結(jié)構(gòu)的最佳描述。主要應(yīng)用有：用于振動測量和結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析?？蓽y得比較精確的固有頻率、模態(tài)振型、模態(tài)阻尼、模態(tài)質(zhì)量 和模態(tài)剛度?？捎媚B(tài)實驗結(jié)果去指導(dǎo)有限元理論模型

26、的修正，使計算機模型更趨于完善和合理。用來進(jìn)行結(jié)構(gòu)動力學(xué)修改、靈敏度分析和反問題的計算。用來進(jìn)行響應(yīng)計算和載荷識別。2、模態(tài)分析基本原理工程實際中的振動系統(tǒng)都是連續(xù)彈性體， 其質(zhì)量與剛度具有分析的性質(zhì)，只有掌握無限多個點在每 瞬間時的運動情況，才能全面描述系統(tǒng)的振動。因此，理論上它們都屬于無限多自由度的系統(tǒng)，需要 用連續(xù)模型才能加以描述。但實際上不可能這樣做，通常采用簡化的方法，歸結(jié)為有限個自由度的模 型來進(jìn)行分析，即將系統(tǒng)抽象為由一些集中質(zhì)量塊和彈性元件組成的模型。如果簡化的系統(tǒng)模型中有 n個集中質(zhì)量，一般它便是一個n自由度的系統(tǒng)，需要n個獨立坐標(biāo)來描述它們的運動，系統(tǒng)的運動 方程是n個二階

27、互相耦合（聯(lián)立）的常微分方程。模態(tài)分析是在承認(rèn)實際結(jié)構(gòu)可以運用所謂“模態(tài)模型”來描述其動態(tài)響應(yīng)的條件下，通過實驗數(shù)據(jù)的處理和分析，尋求其“模態(tài)參數(shù)”是一種參數(shù)識別的方法。模態(tài)分析的實質(zhì)，是一種坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。 其目的在于把原在物理坐標(biāo)系統(tǒng)中描述的響應(yīng)向量，放到所謂“模態(tài)坐標(biāo)系統(tǒng)”中來描述。這一坐標(biāo)系統(tǒng)的每一個基向量恰是振動系統(tǒng)的一個特征向量。也就是說 在這個坐標(biāo)下，振動方程是一組互無耦合的方程，分別描述振動系統(tǒng)的各階振動形式，每個坐標(biāo)均可 單獨求解，得到系統(tǒng)的某階結(jié)構(gòu)參數(shù)。經(jīng)離散化處理后，一個結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性可由N階矩陣微分方程描述：Mx Cx Kx 二 f t式中f（t）為N維激振向量；x，x，x分

28、別為N維位移、速度和加速度響應(yīng)向量；M K、C分別為結(jié) 構(gòu)的質(zhì)量、剛度和阻尼矩陣，通常為實對稱 N階矩陣。設(shè)系統(tǒng)的初始狀態(tài)為零，對方程式（1）兩邊進(jìn)行拉普拉斯變換，可以得到以復(fù)數(shù) s為變量的矩陣 代數(shù)方程Ms2 Cs K x s 二 F s式中的矩陣Z s= Ms2 Cs K 丨反映了系統(tǒng)動態(tài)特性，稱為系統(tǒng)動態(tài)矩陣或廣義阻抗矩陣。其逆矩陣H s = Ms2 Cs K 匸稱為廣義導(dǎo)納矩陣，也就是傳遞函數(shù)矩陣。由式（2）可知X s =H sF s在上式中令s=j 3，即可得到系統(tǒng)在頻域中輸出（響應(yīng)向量* ）和輸入*的關(guān)系式式中H （ 3 ）為頻率響應(yīng)函數(shù)矩陣。H （ 3 ）矩陣中第i行第j列的元素

29、XiFj 等于僅在j坐標(biāo)激振（其余坐標(biāo)激振為零）時，i坐標(biāo)響應(yīng)與激振力之比在（3）式中令s二，可得阻抗矩陣ZQ i：K - 2M j C利用實際對稱矩陣的加權(quán)正交性，有11tm=mrK6 =kr匕一iC也滿足振型正交性關(guān)系其中矩陣門=1, ，n I稱為振型矩陣，假設(shè)阻尼矩陣fTC=Cr代入（8）式得到z (co)= eZr(8)式中 Zr 二憶 _2mrj Cr因此* 9N Hj(5=送昇九一y mr k%)+ j2J%r- i1tH ()=Z ) =6 zr kr_ Cr2mr r(10)上式中,mr37mr、r、 r分別為第rmr、kr，分別為第r階模態(tài)質(zhì)量和模態(tài)剛度（又稱為廣義質(zhì)量和廣義

30、剛度） 階模態(tài)頻率、模態(tài)阻尼比和模態(tài)振型不難發(fā)現(xiàn)，N自由度系統(tǒng)的頻率響應(yīng)，等于 N個單自由度系統(tǒng)頻率響應(yīng)的線形疊加。為了確定全部 模態(tài)參數(shù)mr、 r、 r,（r二1,2，N），實際上只需測量頻率響應(yīng)矩陣的一列（對應(yīng)一點激振，各點測量的h或一行（對應(yīng)依次各點激振，一點測量的hy）就夠了。試驗?zāi)B(tài)分析或模態(tài)參數(shù)識別的任務(wù)就是由一定頻段內(nèi)的實測頻率響應(yīng)函數(shù)數(shù)據(jù)，確定系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)模態(tài)頻率 r、模態(tài)阻尼比r和振型r - r1，r2, , rN ,r -1,2,3, ,n （n為系統(tǒng)在測試頻段內(nèi)的模態(tài)數(shù)）。3、模態(tài)分析方法和測試過程1）激勵方法為進(jìn)行模態(tài)分析，首先要測得激振力及相應(yīng)的響應(yīng)信號，進(jìn)行傳遞函

31、數(shù)分析。傳遞函數(shù)分析實質(zhì)上YE6251振動測試裝置手冊 就是機械導(dǎo)納，i和j兩點之間的傳遞函數(shù)表示在j點作用單位力時，在i點所引起的響應(yīng)。要得到i 和j點之間的傳遞導(dǎo)納，只要在j點加一個頻率為的正弦的力信號激振，而在i點測量其引起的響 應(yīng)，就可得到計算傳遞函數(shù)曲線上的一個點。如果是連續(xù)變化的，分別測得其相應(yīng)的響應(yīng)，就可以得到傳遞函數(shù)曲線。然后建立結(jié)構(gòu)模型，采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行模態(tài)擬合，得到各階模態(tài)參數(shù)和相應(yīng)的模態(tài)動畫，形象地描述出系統(tǒng)地振動型態(tài)。根據(jù)模態(tài)分析的原理，我們要測得傳遞函數(shù)模態(tài)矩陣中得任一行或任一列，由此可采用不同的測試方法。要得到矩陣中的任一行，要求采用各點輪流激勵，一點響應(yīng)的方法；

32、要得到矩陣中任一列，采 用一點激勵，多點測量響應(yīng)的方法。實際應(yīng)用時，單擊響應(yīng)法，常用錘擊法激振，用于結(jié)構(gòu)較為輕小， 阻尼不大的情況。對于笨重、大型及阻尼較大的系統(tǒng)，則常用固定點激振的方法，用激振器激勵，以 提供足夠的能源。還有一點是多點激勵法，當(dāng)結(jié)構(gòu)常因過于巨大和笨重，以至于采用單點激振時不能提供足夠的能量， 把我們感興趣的模態(tài)激勵出來。或者是在結(jié)構(gòu)同一頻率時可能有多個模態(tài)，這樣單點激振就不能把它 們分離出來，這時就需要采用多點激振的方法，采用兩個甚至更多的激勵來激發(fā)結(jié)構(gòu)的振動。2）結(jié)構(gòu)安裝方式在測試中使結(jié)構(gòu)系統(tǒng)處于什么狀態(tài)，是試驗準(zhǔn)備工作的一個重要方面。 一種經(jīng)常采用的自由狀態(tài)。即使試驗對象

33、在任一坐標(biāo)上都不與地面相連接，自由地懸浮在空中。如放在很軟的泡沫塑料上；或用很長的柔索將結(jié)構(gòu)吊起而在水平方向激振，可認(rèn)為在水平方面處于自 由狀態(tài)。另一種是地面支承狀態(tài)，結(jié)構(gòu)上有一點或若干點與地面固結(jié)。如果在我們所關(guān)心的實際情況支承條件下的模態(tài)，這時，可在實際支承條件下進(jìn)行試驗。但最好 還是自由支承為佳。因為自由狀態(tài)具有更多的自由度。6、簡支梁參考振型圖甸簡支梁的階主振型-四、實驗方法1、在教學(xué)裝置選擇中，選擇結(jié)構(gòu)類型為簡支梁，如果選擇等份數(shù)為18,將需要測量17個測點3、 本試驗可米用單點激勵，多點響應(yīng)的方式，也可米用多點激勵，單點響應(yīng)的方式，假設(shè)米用后一種 方式,并將測量原點設(shè)置為第5點，激

34、勵第1點，對應(yīng)的激勵信號為fl,響應(yīng)信號為1,以此類推, 測量完全部測點。4、選擇教學(xué)裝置模態(tài)分析和振型動畫顯示，調(diào)入測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。五、實驗結(jié)果與分析1、記錄模態(tài)參數(shù)模態(tài)參數(shù)第一階第二階第三階第四階第五階頻率阻尼2、打印出各階模態(tài)振型圖YE6251振動測試裝置手冊4- 1用穩(wěn)態(tài)激擾法測量固支梁結(jié)構(gòu)的幅頻響應(yīng)曲線一、實驗?zāi)康挠梅€(wěn)態(tài)激擾法測量結(jié)構(gòu)的幅頻響應(yīng)曲線、并用確定其14階固有頻率、相對阻尼系數(shù)（半功率點法）二、實驗框圖 同3-1四、實驗方法1、用激振器對準(zhǔn)簡支梁進(jìn)行激振。激振頭裝上阻抗頭，阻抗頭中有一力傳感器和一加速度傳感器，分 別接入力測量儀和加速度測量儀。2、 信號源調(diào)節(jié)為正弦激勵，

35、當(dāng)調(diào)節(jié)信號源頻率f時，如維持力的大小保持不變 F=0.5N （通道調(diào)節(jié)信號源的幅度），記錄頻率f與 加速度a的數(shù)值,填表入下面的表格頻率加速度頻率加速度注意在諧振點附近時（在諧振點附近時，頻率的變化應(yīng)盡量?。?Hz左右）.這樣可以找準(zhǔn)諧振點和比較準(zhǔn)確計算阻尼.3、調(diào)節(jié)阻尼大小，重做上面試驗，觀察阻尼的變化.五、實驗結(jié)果與分析無阻尼時1-4固有頻率和阻尼階次1階2階3階4階頻率速度幅值PB系統(tǒng)添加阻尼時，1-4固有頻率和阻尼階次1階2階3階4階頻率速度幅值PB574- 2用速度共振法測量固支梁固有頻率一、實驗?zāi)康挠盟俣裙舱竦南辔慌袆e法測量固支梁結(jié)構(gòu)的14階固有頻率。二、 實驗框圖同3-2三、 實

36、驗原理同3-2四、實驗步驟1、通過加速度積分得到速度，采用阻抗頭測力，共振時速度和力諧振時為同相，用李沙育圖觀察是一 條直線。5、慢慢調(diào)節(jié)信號源頻率f（從10Hz開始，在諧振點附近時，頻率的變化應(yīng)盡量?。l(fā)生諧振時記錄 下該頻率點，這即是1階固有頻率，以次類推找出1-4階固有頻率。五、實驗結(jié)果與分析 填寫下面表格階次1階2階3階4階頻率4- 3用速度共振法測量固支梁結(jié)構(gòu)阻尼系數(shù)一、實驗?zāi)康挠盟俣裙舱穹y量固支梁結(jié)構(gòu)的14階阻尼系數(shù)。二、 實驗框圖同3-3三、 實驗原理同3-3四、 實驗方法同3-3五、實驗結(jié)果與分析 填寫下面表格并計算阻尼比階次1階2階3階4階頻率速度幅值PB激振力幅值F0阻尼系數(shù)4- 4用正弦掃頻法測量固支梁結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)14階阻尼系數(shù)。一、實驗?zāi)康挠霉舱穹y量固支梁結(jié)構(gòu)的二、 實驗框圖同3-4三、 實驗原理同3-4 四、實驗方法1、用激振器對準(zhǔn)簡支梁，安裝好，注意不要將激振器安裝于梁的中央位置。2、信號源的頻率范圍可以設(shè)置在 10Hz-1000Hn以隨機采集的方式采集一段數(shù)據(jù)3、分析系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)。五、實驗結(jié)果與分析從頻響函數(shù)曲線依次讀出前4階頻率階次1階2階3階4階頻率4- 5用沖擊激勵法測量固支梁模態(tài)參數(shù)一、實驗?zāi)康挠霉舱穹y