77.模态空间10.10 – 嗨-我做了次试验,得到了一些预料之外的额外模态。总体试验设置有什么影响吗?

MODAL SPACE – IN OUR OWN LITTLE WORLD

模态空间 – 在我们自己的小世界中     Pete Avitabile() KSI科尚仪器 董书伟(译)

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我做了次试验,得到了一些没有预料到的额外模态。总体试验设置有什么影响吗?

这确实需要讨论

2014年03月28日 发布 ver.1.0

在某些条件下,试验设置对于总体试验结果具有极其重要的影响。对此你必须格外小心。根据你对我进行的解释,看上去在这个例子中,跟试验设置相关的条件在试验过程中发生了改变,对提取出来的模态有影响。

我想首先要做的是重现某些数据,让你相信进行的试验或许发生了某些问题。当你第一次向我展示最初的稳态图时,你表示你没有预料到会有非常靠近,几乎是重根的多个频率。图1中的稳态图具有看上去非常靠近的频率。

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图1 – 130Hz带宽范围及30-90Hz范围的稳态图

很明显在每个频率附近都有多个根。但是对于这个特定的部件,这出乎意料。正如我们所讨论过的,这个数据你提到有多参考点加速度计,但是这个数据是根据单个参考点在不同次采集到的,并非同时采集所有数据。

单单这个事实开始让我相信,或许在第1次试验和第2次试验之中,总体试验设置上有变化。通过仔细观察图1中的那个稳态图,特别是30~90Hz范围之内,显示在36.96Hz和37.96Hz附近确实有多个极点,隔了3Δf距离,并且在83.08Hz和83.8Hz附近有多个极点,隔了2Δf距离。但问题是 — 它们确实是单独的模态吗?抑或是试验设置的问题?

为了搞清这点,我们可能需要更为仔细的观察数据,并尽量搞清楚这个数据可能出了什么问题。嗯,首先要做的是单独考察每个参考点的数据。我们这么做时,我们观察到的是,每个单独的参考点在每个频率附近看到了一个频率,并且每个参考点预示着对于每个单独的参考点频率处于不同的值。这似乎表明从进行第1次试验到进行第二次试验的时候,系统的所有阶模态有某种程度的移动。图2中对于30-90Hz频率范围之内这是显而易见的。

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图2 – 各参考点的稳态图

为了进一步确认这点,同样考察刚体模态频率。现在这里有一些更为明显的区别。当单独考察两个参考点时,显然,系统的刚体模态上有明显的移动或改变,如图3中所示。

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图3 – 各参考点刚体频率范围的稳态图

所以根据两次不同的试验的刚体模态上的改变表明了频率有大的变化。由其中一组参考点数据观察到的刚体模态是4.3,6.1和8.1Hz,而根据另外一个参考点它们是5.7,7.9和10.4Hz,从一组试验到另外一组试验,在这些频率上,这是非常显著的移动。

对试验设置经过了一些检查工作之后,问题的原因可能是由于下面的事实造成的,在两次试验之中结构支撑系统的气压没有保持在同一个压力。当两个参考点的数据重叠在一起进行比较时,如图4所示,更进一步地突出表明了这点。注意蓝色FRFs与某一天采集的一组参考点数据相关,而红色FRFs与另外一组参考点相关,不是同一天采集的。这突出强调了不同天采集的两组数据上明显的不一致性,最终导致了明显的差别。

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图4 – 两参考点的频响对比

所以现在情况非常明了了,试验设置有差别,由于试验设置条件的轻微改变不仅导致刚体模态发生移动而且造成弹性体模态也受到明显的影响。

当然,我们应该辩论哪个才是结构“真正的”频率组,但是我们真的不知道哪个才是正确的,因为试验设置确确实实对于观察到的频率具有影响。更重要的是意识到有必要确保所有的数据按照一致的方式采集到。利用多参考点锤击试验技术,通过提供商采集所有数据,可以最好地完成这点。这将会防止不一致性,由在不同的两天进行两次单独的试验,最终看上去像是按照完全不同的两次试验所造成的不一致性。

我希望这个解释有助于你明白需要按照一致的方式来采集数据。如果你有关于模态分析的任何其他问题,尽管问我好了。

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