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模态测试与分析基本概念模态假设：线性假设、时不变假设、互易性假设、可观测性假设线性假设：结构的动态特性是线性的，就是说任何输入组合引起的输出等于各自输出的组合，其动力学特性可以用一组线性二阶微分方程来描述。时不变性假设：结构的动态特性不随时间变化，因而微分方程的系数是与时间无关的常数。可观测性假设：这意味着用以确定我们所关心的系统动态特性所需要的全部数据都是可以测量的。互易性假设：结构应该遵从Maxwell互易性原理，即在q点输入所引起的p点响应，等于在p点的相同输入所引起的q点响应。EMA、OMA、ODS试验模态分析(Experimental Modal Analysis, EMA)力锤激励EMA技术激振器激励EMA技术工作模态分析(Operational Modal Analysis, OMA)工作变形模态(Operational Deflection Shape, ODS)SISO、SIMO、MIMOSISO：设置1个响应测点，力锤激励遍历所有测点，也称为SRITSIMO：设置若干响应测点，力锤激励遍历所有测点，也称为MRIT；用一个激振器固定在某测点处激励结构，测量所有测量自由度的响应，经FFT快速测量计算FRFMIMO：用多个激振器激励结构，测量所有测量自由度的响应，经FFT快速测量计算MIMO-FRFs，输入能量均匀，数据一致性好，能分离密集和重根模态，在大型复杂或轴对称结构模态试验尤为重要模态分析基本步骤建立模型：确定测量自由度、生成几何、确定各类参数：BW，参考点、触发等测量：FRF，（时域数据可选）参数估计：曲线拟合、参数提取验证：MAC、MOV、MP等锤击法测试流程激振器随机激励测试流程图无论是锤击法测试还是激振器测试，都需将捕捉到的时域数据通过FFT变换转换到频域。FFT变换为输入和输出信号提供线性傅立叶谱（注意这些函数都是复值函数）。这将提供输入自谱(Gxx)，输出自谱(Gyy)和输入-输出的互谱(Gyx)。这三个谱使用各自的时域数据进行平均。一旦得到Gxx、Gyx和Gyy，那么就可计算频响函数和相干了。测点布置原则总原则：需要测量足够数目的测点，使得能唯一地描述所有你想获得的系统模态振型空间混叠空间上布置的测点数目过少，造成多阶（=2）模态振型相同，不能唯一区别关心的各阶模态振型几何模型的作用表征测点的位置，非结构模型，线框模型，非实体模型，用于表征振型动画节点节点位置是响应为零的位置。触发、预触发力锤法和激振器法的不同之处力锤激励人工激励，受人为因素影响严重设备简单，移动方便，不影响试件的动态特性快速地宽频带激励激振器激励难于安装，操作复杂，存在附加影响有多种激励信号可供选择，且激励信号已知经常用于大型复杂结构适当选择激励信号能改善线性结构的测量结果结构存在非线性时，选择适当信号既可以把非线性平均掉力谱力脉冲的自谱平均力锤法：每个测点位置锤击的次数；激振器法：激励信号重复激励次数。参考点、参考点选择的原则不能位于所关心的模态的节点上参考点处的振动量要显著先验知识、分析模型等选择多点作为参考点驱动点（原点）、跨点驱动点：激励和响应在同一测点位置；跨点：激励和响应不在同一测点位置；幅值实部相位虚部图1 驱动点FRF（幅值、相位、实部和虚部）驱动点测量具有一些重要的特征：共振峰和反共振峰交替出现，这一点在FRF的幅值曲线图中得到体现；每经过一个共振峰时相位滞后180度，每经过一个反共振峰时相位超前180度；频响函数虚部的所有峰值都位于频率轴的同一侧。FRF：幅值和相位、实部和虚部3自由度的悬臂梁模型幅值相位实部虚部驱动点FRF具有一些重要的特征：共振点（峰）和反共振点（峰）交替出现；每经过一个共振点（峰）相位滞后180度，每经过一个反共振点（峰）相位超前180度；频响函数的虚部所有峰值位于频率轴的同一侧。相干留数=下残余项++上残余项稳定图：O、F、V、D、So极点不稳定(新出一频率)f极点的频率在公差范围内稳定d极点的阻尼和频率在公差范围内稳定v极点向量在公差范围内稳定s极点的频率、阻尼、向量在公差范围内都稳定SUM，MIF，MMIF，CMIF，稳定图SUM2STABILITYM指示工具SUM函数、MMIF函数、CMIF函数和稳定图表：时域多参考点模态提取极点：物理极点、数学极点：阻尼因子：有阻尼固有频率重根、伪重根伪重根：指一个频率分辨率内存在两个根。曲线拟合：SDOF与MDOF、Local和Global测得的FRF被分解成多个单自由度的系统，如下图所示实模态、复模态实模态的一些特征：通过驻波描述实模态，而这些驻波的节点位置是固定的；所有点同一时刻通过它们的最大和最小位置处；所有点同一时刻通过零点位置；模态振型为带符号的实数值；所有点同结构上任何其他点，要么完全同相位，要么完全反相位；无阻尼得到的模态