專利名稱：一種振動模態(tài)測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)振動模態(tài)測試領(lǐng)域，具體是一種振動模態(tài)測試方法。
背景技術(shù)：
長期以來，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)振動模態(tài)實(shí)驗(yàn)時(shí)，如何懸掛測試結(jié)構(gòu)、選擇激勵點(diǎn)的位置、 選擇測試傳感器的個數(shù)及在結(jié)構(gòu)上的測試位置等主要依賴技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)，從而，直接影 響到結(jié)構(gòu)振動模態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。結(jié)構(gòu)振動模態(tài)試驗(yàn)中普遍采用的邊界條件是自由-自由邊界條件。理論上，在自 由-自由邊界條件下，被測結(jié)構(gòu)不能連接到任何物體上，這在實(shí)際中是很難實(shí)現(xiàn)的。通常情 況下，實(shí)際測試中的“自由-自由”邊界條件是用近似的方法，這種近似可以通過用軟彈簧 或橡皮繩懸掛來實(shí)現(xiàn)。其關(guān)鍵難點(diǎn)在于如何尋找軟彈簧或橡皮繩在被測結(jié)構(gòu)上的懸掛位 置，因?yàn)槿魏芜B接方式都會影響結(jié)構(gòu)的振動響應(yīng)，并對真正的“自由-自由”邊界條件產(chǎn)生 附加作用，最終影響到振動模態(tài)測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。選擇激振點(diǎn)位置時(shí)，如果將激振點(diǎn)選在結(jié)構(gòu)某階振型的節(jié)線上或附近，那么幾乎 就沒有能量會傳遞到該階振型，導(dǎo)致該階振型無法被激勵出來。另外，在振動模態(tài)測試中， 力錘的“雙擊”影響和激振器與結(jié)構(gòu)之間相互作用影響都會對結(jié)構(gòu)振動模態(tài)測試結(jié)果造成誤差。在結(jié)構(gòu)振動模態(tài)測試完成之后經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)選擇的測量點(diǎn)未能充分顯示結(jié)構(gòu)的振 型，或者選擇的部分測量點(diǎn)誤差較大不能真實(shí)反應(yīng)結(jié)構(gòu)的振型，或者由于選取了效果不顯 著的測量點(diǎn)而浪費(fèi)了寶貴的時(shí)間和資源，等等。如何準(zhǔn)確測試結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)是結(jié)構(gòu)模態(tài)試驗(yàn)的關(guān)鍵。目前國內(nèi)對模態(tài)測試優(yōu)化 方法的研究僅僅限于傳感器測點(diǎn)布置，在激振點(diǎn)選擇、懸掛位置選擇等方面，還沒有形成整 套的振動模態(tài)測試指導(dǎo)方案。本發(fā)明涉及一種基于有限元技術(shù)的振動模態(tài)測試優(yōu)化方法， 通過有限元技術(shù)獲取結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)信息，并采用結(jié)構(gòu)模態(tài)優(yōu)化測試算法來確定結(jié)構(gòu)振動 模態(tài)測試中的懸掛、激振、測量點(diǎn)數(shù)和測點(diǎn)的位置，以克服結(jié)構(gòu)振動模態(tài)測試僅僅依靠經(jīng)驗(yàn) 可能導(dǎo)致試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性低、效率低和有效性差等的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的依靠經(jīng)驗(yàn)選取懸掛位置、激振位置和傳感器測點(diǎn)位置時(shí) 導(dǎo)致試驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠性低、效率低和有效性差的不足，本發(fā)明提出了一種振動模態(tài)測試方法。本發(fā)明適用于需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)振動模態(tài)測試并能建立其有限元模型的領(lǐng)域。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如

圖1所示的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種振動模態(tài)測試方法，包括如下步驟步驟1、建立結(jié)構(gòu)的有限元模型建立被測結(jié)構(gòu)的三維實(shí)體模型，劃分結(jié)構(gòu)的有限 元網(wǎng)格，設(shè)定其邊界條件和材料屬性。步驟2、進(jìn)行有限元模態(tài)分析計(jì)算對被測結(jié)構(gòu)的有限元模型進(jìn)行模態(tài)分析，計(jì)算出結(jié)構(gòu)的各階固有頻率和模態(tài)振型，并將計(jì)算得到的各階模態(tài)振型按質(zhì)量陣歸一，歸一 化后的模態(tài)陣型為約，，其中，j為被測結(jié)構(gòu)上的點(diǎn)，r為模態(tài)的階數(shù)。步驟3、確定懸掛位置一般激勵作用下，一段頻帶內(nèi)的模態(tài)都會被激勵出來，因 此，為了預(yù)測一般激勵下的結(jié)構(gòu)某一自由度的位移的平均響應(yīng)，定義平均驅(qū)動自由度位移 值(ADDOFD)為
權(quán)利要求
1. 一種振動模態(tài)測試方法，包括如下步驟 步驟1、建立結(jié)構(gòu)的有限元模型；步驟2、進(jìn)行有限元模態(tài)分析計(jì)算出結(jié)構(gòu)的各階固有頻率和模態(tài)振型，并將計(jì)算 得到的各階模態(tài)振型按質(zhì)量陣歸一，歸一化后的模態(tài)陣型為巧，，其中，j為被測結(jié)構(gòu)上的 點(diǎn)，r為模態(tài)的階數(shù)；步驟3、確定懸掛位置定義平均驅(qū)動自由度位移值(ADDOFD)為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種振動模態(tài)測試方法，通過建立結(jié)構(gòu)的有限元模型，并對有限元模態(tài)進(jìn)行分析確定結(jié)構(gòu)模態(tài)測試時(shí)的最佳懸掛位置、最佳激振位置和最佳測點(diǎn)。確定激振位置時(shí)，對采用激振器法激振和錘擊法激振分別給出了相應(yīng)的兩種確定激振位置的方法。最后，在確定的最佳懸掛位置懸掛待測結(jié)構(gòu)，在確定的激振位置采用錘擊法或激振器法對結(jié)構(gòu)激振，在確定的測點(diǎn)位置布置傳感器對結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)測試。本發(fā)明的方法能有效提高模態(tài)參數(shù)的識別精度與可靠性，降低測試成本，縮短測試的周期。
文檔編號G01M7/02GK102135466SQ20101055429
公開日2011年7月27日 申請日期2010年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者劉忠華, 楊東, 王曉偉, 臧朝平, 苗向, 蔣學(xué)軍, 閻志祥, 陳偉 申請人:西安航空動力股份有限公司