模态与优化设计讲义.pptVIP

实验模态分析与动力学优化设计 什么是振动模态？它有什么重要性？ 振动方程 模态叠加法 令， ， ，代入振动方程，并对角化 模态参数定义及其意义 模态频率、模态向量、模态质量、模态刚度、模态阻尼等总称为模态参数。 从纯模态中提取 如何分离出振动的“纯模态”（使结构按某一阶固有振型 振动，而不含其它的振型）？ 最简单的情况是当结构的各阶固有频率相差较大，而阻尼又较小的情况。这时，可以认为，以某一固有频率激振时，该阶固有模态在响应中占主导地位，在一定误差范围内即可当作纯模态响应来看待。这一情况使识别工作可以化为一个一个的单自由度系统来进行，思路清楚，方法直观，易于理解。对于所谓“密集模态”情况，即某些固有频率十分接近时，要想得到“纯模态”，则须要采用多点激振，利用“力的分配”使结构只产生某个指定的模态响应。 从频响函数提取 车辆模型 频响函数定义 系统输出与输入的傅立叶变换之比称为频响函数。 频响函数矩阵中任一行一列表示“模态”全部参数 频响函数矩阵中的任一行i为: 通过“曲线拟合”全部模态参数均可得到 重要性 获得结构的固有频率,可避免共振现象的发生 当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时，系统发生共振现象。此时系统最大限度地从外界吸收能量。  在弱阻尼即 的情况下, 时, 系统的振动速度和振幅都达到最大值 — 共振 The original bridge was a suspended plate girder type that caught the wind, rather than allowing it to pass through. The wind produced a force in resonance with the natural frequency of the bridge. Increasing the amplitude until the bridge collapsed. (《Resonance》 by Ketan Modi ) 载荷(外激励)预估 激励预测响应的问题为正问题,反之由响应求激励称为反问题.原则上只要全部的各阶模态参数都求得,无论正问题和逆问题,其解答都是唯一的,即 存在的问题是 一般情况下,特别对那些连续结构来说所测量点数总量小于真实自由度数.求解必有误差 激励力的估计精度受模态模型的振型数据的精度影响很大, 单个振型矢量的很小的误差也会使力的估计出现较大的误差 振动控制 声振特性估计与控制 为结构动力学优化设计提供目标函数或约束条件 为故障诊断与预报提供信息 SIMO捶击法 MIMO方法基本原理 频域法 概述 对结构上某一点激励，同时测得激励点与响应点的时域信号，经A/D转换与FFT变换，变成频域信号，然后将频域数字信号进行运算，求得频率响应函数（简称频响函数），再按参数辨识方法辨识出模态参数。 主要方法 分量分析法 导纳圆辨识方法 正交多项式曲线拟合 非线性优化参数辨识 曲线拟合是从测量数据中 估计模态参量的过程 时域法 概述 时域模态参数辨识与频域方法不同，无须将所测得响应与激励的时间历程信号变化到频域中去，而是直接在时域中进行参数辨识。 主要方法 最小二乘复指数法 时间序列分析法 实模态和复模态 什么叫实模态分析？它有哪几种情况？ ?对无阻尼系统和比例阻尼(粘性比例阻尼和结构比例阻尼)系统而言，表示系统主振型的模态矢量是实数矢量，称为实模态系统，相应的模态分析过程称为实模态分析。它有在无阻尼系统和比例阻尼系统中两种情况。什么叫复模态分析？它有哪几种情况？ 具有一般粘性阻尼和一般结构阻尼振动系统的模态矢量是复矢量，故称该系统为复模态系统，有关的模态分析称为复模态分析。它有一般粘性阻尼和一般结构阻尼系统两种情况。 实验模态分析新进展 应变模态法 在复杂结构的动态设计中,分析结构在动载荷下的应力状态是进行强度设计和疲劳寿命估计的关键课题,但应力不能直接测量,必须用测量所得到的应变量经换算后求得. 应变模