80.模态空间11.04-为什么我不能用一个大激振器进行模态试验,只要“调出信号”就可以吧?

MODAL SPACE – IN OUR OWN LITTLE WORLD

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

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为什么我不能用一个大的激振器进行模态试验,只要“调出信号”就可以吧?

这不是个好主意我们讨论一下这个问题?

2014年04月08日 发布 ver1.0

好吧 – 那么在这里我们需要讨论几件事情。参与模态测试的人很多时候来自于“振动品质检验圈子”,并且相较于“模态圈子”具有完全不同的想法。

在振动品质试验中,用大型振动台,试件一般刚硬地安装于运动台顶面,接着施加某种基础激励,并且常常通过控制某个预定的加速度来监控。被测设备(DUT)通常承受某种工作环境载荷,常规谱或者某种极端环境载荷来确定设备是否适合于预期的工作。一个典型的试验简图如图1所示,显示了振动台系统、安装到夹具上的被测工件以及扩展台,这些都连接到振动台电枢上。

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图1 – 典型振动台品质试验设置

跟模态试验我们要做的事情比,这是完全不同的试验。在模态试验中,通常利用一个称为推力杆或顶杆的长连杆,将激振器连接到结构上。用力传感器或者阻抗头来测量施加到结构上的力,在激振器设置中安装于结构一侧。如图2所示。

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图2 – 典型的模态试验设置

在模态试验中,其目的是要利用小量级的激励来识别系统特性 – 测试不是打算要提供工作量级的输入激励。实际上,如果用更高量级,有时候会激起结构的非线性,总体测量结果变得失真,对模态参数估计不是特别有用。

现在当然这也取决于你正在测试的是何种类型的结构。如果它是大型结构的一个非常简单的部件,部件本身相当线性,则在设定的合适的力的幅度条件下,用一个激振器没有问题。但当结构变得更为复杂,有很多部件组装在一起构成一个系统时,则为了识别模态振型,提供一个力激励去测量结构上所有位置的能力就变得更困难了。当用安装器件把不同的部件连接在一起,所有部件彼此隔离开时,这就复杂了。问题就变了,很难从一个激振器位置提供足够的激励,以在所有待测的响应点测得恰当的频响测量结果。那么需要“调出信号”以便在所有响应位置得到可测的振动。这么做时,很有可能激起非线性,总体测量结果会劣化。

我曾参与过很多试验,其中就是这种情况。就在最近,为了振动传递的考虑,在一个大型推进系统上的试验有一个隔振系统,意在隔开所有部件。实际数据不能展示,但有几个部件,通过一个隔离系统连接在一起的实验室结构可以用来说明这个问题,仅用一个激振器来激励系统。

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图3 – 带隔离部件的实验室结构

连接单个激振器于主体框架上,测得频响函数。另外,也进行了3个激振器的MIMO试验来对比得到的测量结果。图4展示了典型的驱动点测量结果(这个例子中是在主体框架上)。红色频响与SISO测试相关。图中同时显示了同个频响(黑色),由3个激振器MIMO试验获得,试验时施加到结构上的总体激励更小。

观察频响,非常明显,得到的SISO频响的质量跟用更小总体激励得到的MIMO频响比不是一样的好;看相干时,这是特别明显的。质量甚至更差一些的一个跨点测量结果如图5所示,同样,根据SISO试验得到的频响和相干看起来更差些。

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图4 – SISO与MIMO的驱动点频响测量结果对比

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图5 – SISO与MIMO的跨点频响测量结果对比

现在这是一个非常简短的讨论,但在下一篇文章中,将会展开来深入说明这点,比起用更高激励量级的一个激振器来,还是更倾向于更小激励量级的多个激振器激励方法。

我希望这个解释有助于你理解,用一个激振器“信号调出来”,总体上不会得到良好的测量结果。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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