83.模态空间11.10-有人告诉我当输入谱具有超过20dB的滚降时,频响不可接受。

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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有人告诉我,当输入谱具有超过20dB的滚降时,频响不可接受。

我们讨论一下这个问题并考虑一些难点所在。

2014年04月12日 发布 ver1.0

嗯,对很多人来说这是一个非常棘手的话题。我记得早前时候有人声称在输入谱上不能有超过1dB的滚降。嗯,这是一个非常苛刻的标准,而实际上这激起了感兴趣频带之外的很多模态,且可能造成加速度计饱和,使得测量结果质量不好。

现在让我们了解在模态试验中为什么还要制订规则来遵守。可能很多时候有些试验我们想要提供某些指导,关于进行试验的一些典型方法。这是为了有利于我们进行测试,但在某些试验情况下这可能不是特别有用。

但问题是某些这类“建议规则”被解释为一成不变,宛如十诫。另外这些“建议规则”制订的时间可能要追溯到20或更多年之前,当时仪器设备不像今天的这样好,其时,12位采集系统非常普遍。但是在有更好的设备以及24位采集系统普遍使用的情况下,今天这些规则可能不再迫切需要了。

所以尽管我认为“建议做法”显然是需要的,但同时也认为我们需要认识到它们是建议的,并且我们需要明白如何解释测量结果是否有用。

为了说明这个问题,用锤击激励技术测试了一个简单的平板结构。做了两个试验。一个试验是用硬点的锤头,在整个感兴趣频率范围内输入谱具有10dB的滚降。第2个试验是用软点的锤头,具有30~35dB的滚降 – 在前1/3频谱范围内大约滚降10dB,接下来的1/3频谱范围内大约滚降25dB,后1/3频谱范围内继续滚降。图1中显示了硬锤头和软锤头的输入力谱。

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图1 – 硬锤头和软锤头的力谱比较

用硬锤头的模态试验驱动点频响显示在图2中,用软锤头的驱动点频响显示在图3中。现在显然用硬锤头的频响总体更好些,这由相干所佐证。软锤头的频响中有一件事情要注意,在频响总体上在高频范围内的测量结果显示出了某些差异,而且相干在高频范围内稍微变差。

现在我们必须问自己究竟为什么要进行测量和模态试验。有时为了非常特殊的应用,进行试验得到质量非常高的测量结果。但有时为了对结构的一般特征振型有个常规的理解,进行测量,或许没有必要具有相同的高质量,如同某些我们要做的其他试验那般。

把它想象成如同为房屋建筑项目购买木材。对整个项目,我们并不总是需要没有节疤的木材。有时对于要实施的项目差等质量的木材业已足够。

现在我向来总是希望得到高质量的测量结果,但有时那么做所花的费用将使得试验离谱的贵。那么我们来看一看这些测量结果是怎样的好或坏?从两组测量结果来估计模态参数。作为参考一般模态振型如图4所示。对于两组模态振型同样计算了MAC值,如表1所示。

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图2 – 硬锤头的频响和相干

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图3 – 软锤头的频响和相干

现在从两次试验得到的模态振型看起来基本相同。那么对于结构模态振型的简单评估来说,这个频响测量结果像是足够了。

现在我没有鼓吹可以接受这类输入力谱的滚降,但有时从数据中依然可以得到有用的信息。所以尽管我们有“建议规则”,并不一定意味着数据没有用。但对于如何采集数据、如何解释结果,我们确实需要小心。

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图4 – 结构模态振型

表1 – 两次模态试验测试的MAC

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我希望这有助于解释清楚,有时我们有“建议规则”但有时我们依然能够利用信息,超出一般有效数据可接受范围之外的信息。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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