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模态分析意义?模态分析是研究结构动力特性一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中 的应用。模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻 尼比和模态振型。这些模态参数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或试 验分析过程称为模态分析。这个分析过程如果是由有限元计算的方法取得的，则 称为计算模态分析；如果通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获 得模态参数，称为试验模态分析。通常，模态分析都是指试验模态分析。振动模 态是弹性结构的固有的、整体的特性。如果通过模态分析方法搞清楚了结构物在 某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性，就可能预言结构在此频段内在 外部或内部各种振源作用下实际振动响应。因此，模态分析是结构动态设计及设 备的故障诊断的重要方法。 机器、建筑物、航天航空飞行器、船舶、汽车等的实际振动千姿百态、瞬息 变化。模态分析提供了研究各种实际结构振动的一条有效途径。首先，将结构物 在静止状态下进行人为激振，通过测量激振力与胯动响应并进行双通道快速傅里 叶变换（FFT）分析，得到任意两点之间的机械导纳函数（传递函数）。用模态 分析理论通过对试验导纳函数的曲线拟合，识别出结构物的模态参数，从而建立 起结构物的模态模型。根据模态叠加原理，在已知各种载荷时间历程的情况下， 就可以预言结构物的实际振动的响应历程或响应谱。 近十多年来，由于计算机技术、FFT 分析仪、高速数据采集系统以及振动传 感器、激励器等技术的发展，试验模态分析得到了很快的发展，受到了机械、电 力、建筑、水利、航空、航天等许多产业部门的高度重视。已有多种档次、各种 原理的模态分析硬件与软件问世。在各种各样的模态分析方法中，大致均可分为 四个基本过程： （1）动态数据的采集及频响函数或脉冲响应函数分析 1）激励方法。试验模态分析是人为地对结构物施加一定动态激励，采集各 点的振动响应信号及激振力信号，根据力及响应信号，用各种参数识别方法获取 模态参数。激励方法不同，相应识别方法也不同。目前主要由单输入单输出 （SISO）、单输入多输出（SIMO）多输入多输出（MIMO）三种方法。以输入力的 信号特征还可分为正弦慢扫描、正弦快扫描、稳态随机（包括白噪声、宽带噪声 或伪随机）、瞬态激励（包括随机脉冲激励）等。 2）数据采集。SISO 方法要求同时高速采集输入与输出两个点的信号，用不 断移动激励点位置或响应点位置的办法取得振形数据。SIMO 及MIMO 的方法则要 求大量通道数据的高速并行采集，因此要求大量的振动测量传感器或激振器，试 验成本较高。 3）时域或频域信号处理。例如谱分析、传递函数估计、脉冲响应测量以及 滤波、相关分析等。 （2）建立结构数学模型 根据已知条件，建立一种描述结构状态及特性的模 型，作为计算及识别参数依据。目前一般假定系统为线性的。由于采用的识别方 法不同，也分为频域建模和时域建模。根据阻尼特性及频率耦合程度分为实模态 或复模态模型等。 （3）参数识别 按识别域的不同可分为频域法、时域法和混合域法，后者是 指在时域识别复特征值，再回到频域中识别振型，激励方式不同（SISO、SIMO、 MIMO），相应的参数识别方法也不尽相同。并非越复杂的方法识别的结果越可靠。 对于目前能够进行的大多数不是十分复杂的结构，只要取得了可靠的频响数据， 即使用较简单的识别方法也可能获得良好的模态参数；反之，即使用最复杂的数 学模型、最高级的拟合方法，如果频响测量数据不可靠，则识别的结果一定不会 理想。 （4）振形动画 参数识别的结果得到了结构的模态参数模型，即一组固有频 率、模态阻尼以及相应各阶模态的振形。由于结构复杂，由许多自由度组成的振 形也相当复杂，必须采用动画的方法，将放大了的振形叠加到原始的几何形状上。 以上四个步骤是模态试验及分析的主要过程。而支持这个过程的除了激振拾 振装置、双通道FFT 分析仪、台式或便携式计算机等硬件外，还要有一个完善的 模态分析软件包。通用的模态分析软件包必须适合各种结构物的几何物征，设置 多种坐标系，划分多个子结构，具有多种拟合方法，并能将结构的模态振动在屏 幕上三维实时动画显示。 2.结构动力修改与灵敏度分析 结构动力修改（Structure Dynamic Modify——SDM）有两个含义：如果 机器作了某种设计上的修改，它的动力学特性将会有何种变化？这个问题被称为 SDM 的正问题。如果要求结构动力学参数作某种改变，应该对设计作何种修 改？这是SDM 的反问题。 上述两个问题，如果局限在有限元计算模型内解决，其正问题是比较简单的， 即只要改变参数重新计算一次就可以。其反问题就是特征值的反问题，由于结构 的复杂性和数学处理的难度较大，目前在理论上还不完善。只有涉及雅可比矩阵 的问题得到了比较完善