本文將闡述模態試驗需要注意的事項,以車身模態測試為例:
1、模態測試的測點選擇和加速度傳感器布置
為了提高模態參數的識別精度,須合理布置激勵點和響應點的位置,限度地減少模態丟失;激勵點的選擇方法是選擇幾個不同的點分別激勵,測得幾個頻響函數,比較這些頻率響應函數,選擇函數曲線清晰、光滑,在感興趣的頻率范圍內相干函數均達到0.9以上的點作為激勵點;對于單點激勵的情況,應該確保激勵信號能向車身部件的三個方向有效傳遞;
為了盡可能準確的求解車身部件的動態特性,所有外力作用點,部件和結構的連接點,重要的響應點和質量集中點均應作為測點;某些測點的三個方向都應作為測量點,對于剛度較弱,易產生結構振動輻射噪聲的部位測點的布置應適當密集;測點的布置應該能夠明確顯示研究頻率范圍內的結構模態振型,保證研究的關鍵點在測點范圍內。
由于模態試驗的特殊要求,選擇加速度傳感器時有遵循以下原則:加速度傳感器的動態范圍寬、工作頻段寬、低頻性能好、抗干擾能力強、靈敏度好、線性度好、體積小、質量小;傳感器的選擇和傳感器的安裝對測量結果都具有很重要的影響,安裝傳感器時應確保在具有足夠剛性且不增加結構質量的前提下,測量規定方向的真實振動信號。

2、確定激勵方式
模態試驗對激勵信號有以下要求:有足夠的幅值水平,在結構存在微小非線性因素時,具有一定的抗干擾能力;常用的激勵信號是正弦激勵信號(掃頻和步進)、隨機激勵信號(寬帶、周期和舞態)與脈沖信號;脈沖激勵是一種寬頻帶激勵,其力信號的頻譜較寬,一次激勵可以同時激出多階模態,而且試驗時不會對試件產生附加質量、附加剛度等副作用,同時所需測試設備簡單,靈活性較大,特別適用于現場測試,因此本次模態試驗的激勵方式采用鏈出法(脈沖激勵法)。
激勵點的選擇主要考慮:首先激勵點的位置應避開系統任一階振型的節點,以保證采集的測點信號有較高的信噪比,避免模態遺漏;其次,激勵點應選擇在便于激勵能量傳遞的位置,一般該位置的剛度應盡量大;響應點(或測點)的選擇主要考慮:基本反應車身結構輪廓;避開各階振型的節點,能明確顯示模態振型的特征,對于模態可能較多的局部區域可增加測點。
在試驗過程中由于車身部件模型飯金沖壓件,各飯件之間通過翻邊或點焊聯結;尚若采用多點激勵、單點拾振(移動激勵點、固定響應點)的測試方法,雖然便于試驗的進行,但是當敲擊車身部件中部時,由于在此處剛度較弱很容易導致激勵信號失真從而增加了敲擊的難度;因此試驗過程中采用了單點激勵、多點拾振的方法;應該指出根據動力互易定理,單占激勵多占拾振和多點激勵單點檢振所得到的結果相同。

3、支承方式
被測車身部件實際工作過程總是處于一定的約束狀態中,理論上試驗過程中應該重現這種實際的約束狀態,但這種要求在實際操作上很難達到,因此試驗過程中總是考慮替代的支承方式;替代的支承方式一般有兩種:自由支承和地面支承;
自由支承也叫軟支撐實驗過程中自由支撐只是一種近似,但當我們把支撐系統的剛體模態頻率控制在被測車身部件的彈性模態頻率的1/5到1/10以內時,那么這種支撐系統的近似引起的誤差就可以忽略不計,此時的支承就可以近似為自由支承;地面支承也叫硬支承,理論上要求被測車身部件與地面之間的加速度導納為零,其振動響應只應包括幾萬赫茲以上的頻率成分。
本次模態試驗采用自由支承即軟支承,用兒根彈簧軟繩將車身部件懸掛起來近似模擬自由狀態,通過測試的支承系統的剛體模態頻率和粗略測試出的車身部件的彈性模態頻率來驗證所選擇的彈簧是否滿足要求,測試結果表明這種支承滿足試驗的精度要求,最終的試驗結果表明這種近似對分析結果的影響可以忽略。

4、模態參數辨識
對采集的數據在頻域內進行了參數辨識,根據研究內容選擇在0-120Hz范圍辨識,辨識的方法為單模態識別法,用峰值拾取法計算頻率、阻尼,峰值法計算留數;進行模態頻率的計算,得到試驗模態參數及模態振型圖。
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