第10讲：模态分析.pptVIP

与前面两个均不相同的伪随机。依次类推，得到第4个T?以及以后各周期中的信号。 周期随机 在试验中，第一个T?内，当第一个伪随机作用时，将会激起瞬态振动，经过例如2T时间后开始稳定，便可在余下的T时段内测量响应。在第二个T?时段以及以后的T?时段中，均采用同样的方法测量。 测量是断续进行的，因此，周期激励条件下测得的信号在每一个T?时段内是周期的，而在不同的时段内又是随机的。 周期随机激振可避免泄漏，又可通过平均来减少非线性影响。周期随机澈振试验比纯随机和伪随机所花的时间多，但比正弦慢扫描快。 八、瞬态随机激励(Burst Randm) 瞬态随机又称猝发随机。随机信号在时段0一?T内发生，采用矩形窗，窗长T?T。随机信号在?T时刻切断，由于激振器的惯性作用，激振信号随后有一个较短的衰减过程，但响应的衰减时间则要更长。一般?T/T≈0.4~0.8，?T选择的原则是使响应在时段?T ~T内充分衰减。 * * 实际上目前的分析仪均为集成系统，主要功能通过软件实现，因而，实时测试结果均可由显示器看到。不理时，该样本可立刻重新采样。 * 可避免二次冲击。 激励系统中的激振器，除电动式激振器外，还常用电液激振器。一般地说，电动式激振器工作频带较宽，而电液式激振器则能提供较大的激振力和较大的位移冲程，能在较大幅值下激励结构。然而后者的激振频率一般不高，通常在lkHz以下。 对于轻型结构和小阻尼情况，常常采用力锤作为激振器。将力传感器前面配装以适当材料制成的顶帽，装在一定质量的锤头上，即组成力锤。 力锤打击结构以提供一个瞬态的冲击力。冲击力的大小由锤头的质量和打击结构时的运动速度所决定。锤击力相当于一个半正弦形的力脉冲，如下图(a)所示。 锤击力及其频谱 将该脉冲做傅氏变换，其力谱如图(b)所示。可以看到它所含的频率成分直到某一个频率fc之前基本上是平的。fc与脉冲时间?c有关。为了增加脉冲频谱的频带宽度，必须缩短脉冲的持续时间，而脉冲的持续时间则是与接触面的刚度(与顶帽的材料以及试件的刚度有关)以及锤头的质量有关；顶帽越硬、锤头质量越轻，则冲击的时间就越短，其能量谱所覆盖的频带越宽。 然而，总希望冲击能量足够地大，并且聚集在所感兴趣的频带之内。例如，如果所感兴趣的频率范围为0Hz一200Hz，那么最好采用软质橡胶顶帽，以保证冲击持续时间在1.5ms左右。实际应用中怎样配置顶帽及锤头质量，最好通过试敲，将信号送入谱分析仪分析后确定。 五、激振器的支承 1. 当激振器外壳刚性固接于地面时，由于支承刚度很大，可使激振系统的固有频率远高于结构的弹性振动频率?b?s，适于用来激振固有频率较低的结构。 2. 若将激振器外壳通过软弹簧接地，或采用悬吊支承时，将有?b?s，适用于激振固有频率较高的结构；为了尽量降低?b，可 将重物附加在激振器上，以增加激振系统的质量。 3. 对于特大型结构，如桥梁、水坝等，无法为激振器找到独立的支承点。这时可通过软支承安装到被试结构上，这种激振方式只适于激振固有频率较高的结构。 还应注意的是，当激振器将力F作用在结构上时，必然还存在一个相等反作用力作用在激振器上。反作用力作用在激振器的不动部件上。在前述几种支承情况下，可以证明，作用在结构上的作用力在激振器上产生的位移很小而可以忽略。根据互易原理，同样大小的反作用力作用在激振器上在结构上产生的位移也同样很小而可以忽略。因此，反作力所产生的影响对频响函数的影响是可以忽略的。 模态试验常用激励方法 不同的激励将产生不同的响应。频响函数则研究结构在典型的激励力____作用下所产生的响应____与其之间的关系 因此，无论采用何种激励形式，最后应能给出上述关系。常用的激励方法及频响函数的提取如下: 一、步进式正弦激励法 步进式正弦激励法是一种测量频响函数的经典方法。在预先选定的频率范围内，从最低频到最高频选定足够数目的离散频率值，每次用一个频率给出激励信号，测出该激励的稳定响应，再步进到下一个频率，进行同样的测量。直到所有预先设定的离散点全都步进完毕。 上述步进激励应采用不等距步长，在远离共振频率的地方曲线变化缓慢，步长应取得大些；而在半功率点前后，步长则应取得小些。一般说来两半功率之间所取的频率间隔的个数应大于3，可保证测得曲线的共振峰值与真实共振峰值之差在5%以内；若能保证在这一频段中有8个测点，则能使误差降到1%以内。 用上述方法进行测量前，应先快速步进一次，粗略地找一下各共振峰的位置，然后再重新设定合理的步长进行仔细的测量。正式测量时务必注意，每改变一次频率，都必须等待信号平稳后再行测量。在靠近共振频率及反共振频率处，等待时间应更长。 二、自动正弦慢扫描激励 这一方法用自动控制的方法使激励信号的频率缓慢而连续变化，从低到高扫过所关心的频率范围。同步进法一