查看: 6266|回复: 49

模态实验中单方向激励在理论上能不能测出结构的全部模态?

  [复制链接]
发表于 2011-10-23 11:23 | 显示全部楼层 |阅读模式
50体能
本帖最后由 ljy345 于 2011-10-23 11:26 编辑

        一直很困惑单一方向的激励能不能激励起其他方向的振动,特别是和激励方向垂直的振动。自己以前不是搞振动的,对这方面的理论不是很懂,心里直观的感觉一直是垂直激励方向的振动是不可能激起的,但最近用锤击和激振器做了几次振动实验,单方向激励时,垂直激励方向的传感器测出的振动也很大,从做出的模态振型中也可以看到各个方向都有振动。这是什么原因呢,我猜想是不是结构之间有耦合,因此激励能够传递到各个方向?还是其他原因?还是本身实验做的有问题?希望各位专家能够回答一下这个问题,最好是带有一些理论性支持的回答。

最佳答案

查看完整内容

实际上这个问题属于模态试验中的可控性问题: 选择一些激励点,使得系统所有各阶模态都能被激发出来。 显然,若激励点恰好位于某阶模态的节点上,则在响应信号中不含有该阶模态的信息。 无论激振力多大,理论上讲,激不出该阶模态。 此时,系统是不可控的。 对于振动系统而言,还有个可观性的问题: 选择一些测量点,并在所测得的各点输出(响应)信号中包含系统各阶模态的响应分量, 从而可从测量的响应信号中获取系统的 ...
回复
分享到:

使用道具 举报

发表于 2011-10-23 11:23 | 显示全部楼层
本帖最后由 westrongmc 于 2014-3-7 10:47 编辑

实际上这个问题属于模态试验中的可控性问题:
选择一些激励点,使得系统所有各阶模态都能被激发出来。
显然,若激励点恰好位于某阶模态的节点上,则在响应信号中不含有该阶模态的信息。
无论激振力多大,理论上讲,激不出该阶模态。
此时,系统是不可控的。

对于振动系统而言,还有个可观性的问题:
选择一些测量点,并在所测得的各点输出(响应)信号中包含系统各阶模态的响应分量,
从而可从测量的响应信号中获取系统的全部模态参数。
当测量响应中不包含某阶模态的信息时,则不可能得到系统的全部模态参数。
则系统为不可观的。

不论是锤击还是激振器试验,这要看参考点
(一般情况下,激振器试验时,激振器固定激励的位置;逐点锤击试验时,则是振动传感器固定的位置)
是否包含了全部模态【在一定频率范围内的感兴趣的模态】的响应。
如果参考点位于某阶模态的节点上,则这阶模态无法识别。

建议看一下Peter Avitabile教授的模态空间系列文章的
2000年04月 我能用倾斜角度激励进行模态试验吗?
http://www.chinaksi.com/resources/library/modal-space/chinese-translation/use-an-oblique-angle


下面是节选:
。。。

让我们回忆一下频响函数方程
对于3阶模态,将它展开(为了示意)
对于频响函数形式中的系统每阶模态,这个方程由留数(在分子中)和极点(在分母中)来描述。我们也要记住,留数与模态振型(以及归一化因子)直接相关,如下所示
所以可以根据留数或模态振型来写频响函数。当按照模态振型写时,则情况变得很清楚,如果参考点位置的模态振型值为零(或者几乎为零),那么在频响函数中将观察不到那阶模态。所以进行良好的模态试验布置的诀窍是,总要选一个参考点,任何时候从这个参考点上都可以看到所有阶模态。但是有时说到容易做到难,特别是当我不确定预期的结构模态会是什么样子的时候。(做一个放马后炮的人总是很简单。)
。。。




评分

1

查看全部评分

回复

使用道具 举报

发表于 2011-10-23 14:21 | 显示全部楼层
同求!
做试验的时候,单向激励也能激起其它两方向的响应,但是如果不激其他两方向的话,很难激出完整的振型。
回复

使用道具 举报

发表于 2011-10-23 15:06 | 显示全部楼层
严格来讲,一个方向激励较难激起其他方向模态,特别是垂直方向的模态。

即使是同方向激励,实验模态也很难达到理论模态数量。
回复

使用道具 举报

发表于 2011-10-25 23:08 | 显示全部楼层
个人经验:
对于某个在单一方向振动的模态,从垂直方向激振较难激起结构的这个模态。
对于在同时在两个或三个方向振动的模态,应该较容易激起该模态。
同时,还跟结构本身的特性,以及激振力大小有关系。


点评

赞成: 5.0
赞成: 5
据实践经验,赞同这个  发表于 2012-3-5 14:44

评分

1

查看全部评分

回复

使用道具 举报

发表于 2011-10-26 09:53 | 显示全部楼层
理论上讲,凡是在一个(方向的)模态的节点上激励的,不会有该模态的响应,也就是激不起来.
实际上没有理想的节点,响应也会小,即效果不好.
回复

使用道具 举报

发表于 2011-10-26 11:16 | 显示全部楼层
理论上来说不会,能激励出某一个振动模式,各振动模式可以认为是正交的,如果激励里包含某一振动模式的成分,才可能激励出相应的模式。
比如以对称方式激励就不会出现非对称振动模式,但如果激励方向稍有偏移,激励源包含的模式就会增多,从而激励出的模式相应会增多。

评分

1

查看全部评分

回复

使用道具 举报

发表于 2011-10-26 15:47 | 显示全部楼层
不能测出全部模态,单方向能否激励其他方向的模态,和结构有很大关系。但一来激励不能保持绝对方向准确(比如垂直向下),二来,结构的耦合,会使得有其它方向的振动产生,所以,也有可能产生激励出其他方向的模态。有没有办法激励其他方向上的模态,还是应该从振动结果看,在单方向激励下,如果其他方向上有振动,那么一般来说肯定能激励其模态,反之,则不能。
回复

使用道具 举报

发表于 2011-11-1 11:18 | 显示全部楼层
应该不行吧,耦合模态倒是有可能。
回复

使用道具 举报

发表于 2011-11-5 16:48 | 显示全部楼层
应该不能,但是在实测过程中由于误差会有一部分不同方向的模态被激活。我做挡墙模态的时候,主要激活的是激励方向的模态
回复

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2011-11-7 17:48 | 显示全部楼层
回复 6 # StedZero 的帖子

       你的意思是不是,如果测出的模态结果中,有和激励发向垂直的振动,原因就是激励方向有误差也就是你说的偏移导致的。那假如一个结构只关心他的两个互相垂直的方向上有振动,在只有一个激振器的情况下,是不是选择激振方向的时候最好不要选择那两个方向。
回复

使用道具 举报

发表于 2011-11-8 00:04 | 显示全部楼层
回复 10 # ljy345 的帖子

我只说说我自己的看法,不一定正确。
振动激励时激励出的是既有激励方向的振动,同时也会有垂直方向的振动,激励出来的振动需满足边界条件,两个方向的振动的构成一个模式。
如果只关心某个方向如z的振动(且z的方向只能是某一晶轴方向),可行的是不要在另外两个方向上加约束。那也就意味着边界的法向只能是z(激励面),或者在xy面内(自由面)。
回复

使用道具 举报

发表于 2011-11-10 14:29 | 显示全部楼层
应该不能把
回复

使用道具 举报

发表于 2011-11-11 10:27 | 显示全部楼层
路过看看
回复

使用道具 举报

发表于 2011-11-21 12:02 | 显示全部楼层
千万不要被误导,一个方向的激励完全可以激励出多个方向的模态,这是基本概念。
回复

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 我要加入

本版积分规则

快速回复 返回顶部 返回列表