模態(tài)試驗(yàn)又稱試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析，是為確定線性振動系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)所進(jìn)行的振動試驗(yàn)。模態(tài)參數(shù)是在頻率域中對振動系統(tǒng)固有特性的一種描述，一般指的是系統(tǒng)的固有頻率、阻尼比、振型和模態(tài)質(zhì)量等。
模態(tài)試驗(yàn)測試系統(tǒng)的組成
激振設(shè)備
機(jī)械式激振器：利用轉(zhuǎn)動時(shí)不平衡質(zhì)量慣性力作為激勵力，能產(chǎn)生頻率可變的常力。
電磁式激振器：將輸入信號轉(zhuǎn)換成交變磁場，在磁場中放置一個(gè)線圈，利用電磁力產(chǎn)生激勵力。激勵的頻率和幅值彼此是獨(dú)立控制的，具有較大的可控性。
電液式激振器：利用液壓原理，功率放大可以產(chǎn)生很大的激振力。在加靜載荷的同時(shí)又加動載荷，缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴，試驗(yàn)費(fèi)用高。
沖擊錘：錘帽材質(zhì)有鋼、鋁、塑料、橡膠等。其特點(diǎn)是不需要信號發(fā)生器、功率放大器及激振器等精密貴重儀器，不必考慮激勵設(shè)備與試驗(yàn)結(jié)構(gòu)的連接問題，試驗(yàn)速度快、周期短，但因其激勵能量小、信噪比低，測試精度不高，一般用于中小型結(jié)構(gòu)的快速試驗(yàn)。
傳感器
加速度傳感器：測量結(jié)構(gòu)在激振過程中產(chǎn)生的加速度響應(yīng)，將機(jī)械振動轉(zhuǎn)化為電信號輸出。常用的有壓電式、應(yīng)變式等類型。
力傳感器：用于測量激振力的大小，確保準(zhǔn)確獲取輸入到系統(tǒng)的激勵力信息，常見的有應(yīng)變片式、壓電式等。
位移傳感器：在一些需要測量結(jié)構(gòu)位移響應(yīng)的模態(tài)試驗(yàn)中會用到，如激光位移傳感器等，能夠精確測量結(jié)構(gòu)的微小位移變化。
數(shù)據(jù)采集與分析儀器
數(shù)據(jù)采集儀：負(fù)責(zé)采集傳感器輸出的模擬信號，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進(jìn)行存儲和處理。具有多通道同步采集、高速采樣等功能，以滿足對動態(tài)信號的準(zhǔn)確采集需求。
信號分析儀：對采集到的數(shù)字信號進(jìn)行各種分析處理，包括頻譜分析、相干函數(shù)計(jì)算、傳遞函數(shù)估計(jì)等，從而得到系統(tǒng)的頻響函數(shù)、脈沖響應(yīng)函數(shù)等，為后續(xù)的模態(tài)參數(shù)識別提供依據(jù)。
計(jì)算機(jī)及分析軟件：用于控制數(shù)據(jù)采集過程、存儲和管理數(shù)據(jù)，以及運(yùn)行模態(tài)分析算法。通過專業(yè)的模態(tài)分析軟件，可以實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)導(dǎo)入、預(yù)處理、參數(shù)識別到結(jié)果可視化等一系列操作，大大提高了模態(tài)分析的效率和準(zhǔn)確性。
模態(tài)試驗(yàn)測試系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域
航空航天領(lǐng)域：用于飛機(jī)、衛(wèi)星等飛行器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能評估。例如，通過模態(tài)試驗(yàn)可以確定飛機(jī)機(jī)翼的固有頻率和振型，避免在飛行過程中因共振而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)損壞。
汽車工業(yè)：幫助汽車制造商優(yōu)化車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高車輛的舒適性和安全性。例如，通過對汽車發(fā)動機(jī)、底盤等部件進(jìn)行模態(tài)試驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)潛在的振動問題，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行改進(jìn)。
機(jī)械制造行業(yè)：對于機(jī)床、機(jī)器人等機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)和故障診斷具有重要意義。通過模態(tài)試驗(yàn)可以了解設(shè)備的動態(tài)特性，為優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)、提高加工精度和可靠性提供依據(jù)。
建筑領(lǐng)域：用于評估建筑物的結(jié)構(gòu)安全性和抗震性能。通過對建筑物進(jìn)行模態(tài)試驗(yàn)，可以獲取其固有頻率、振型等參數(shù)，為地震工程研究和抗震設(shè)計(jì)提供重要參考。
關(guān)注公眾號