（求教-急）每阶固有频率所需的激发能量一样吗？

chxl0087

　　最近使用振幅幅值一定的正弦波扫频，做了一个轴对称声腔的模态分析，获得了其前四阶轴向固有频率。各阶固有频率的共振振幅各不相等，依次减小。然后使用气流流过声腔激发声腔共振实验发现，只能激发第四阶固有频率产生共振，且气流激发共振振幅与模态分析时第四阶固有频率的振幅很接近。前三阶固有频率很难激发产生共振。
　　我的问题是：
　　(1)当激发源的频率与某一阶固有频率接近时将触发该阶固有频率产生共振，此时对激发源的振幅有无要求?越高越好吗?
　　(2)使用与各阶固有频率对应的频率的激发源激发声腔时，激发声腔的各阶固有频率产生共振所需的激发能量是否不一致，模态分析时共振振幅低的固有频率是否更容易被激发产生共振，即各阶固有频率是否存在最低激发所需能量，模态分析时共振振幅更低的固有频率所需的最低激发能量是否更低?声学上有理论证明吗?
　　(3)激发产生共振后的振幅与激发的初始能量有无关系?
　　[ 本帖最后由 chxl0087 于 2010-1-26 21:34 编辑 ]

hcharlie

1）激励幅值大小能满足响应测量的精度就可以了。
2）一般来说，高阶因其（广义）刚度Mw^2因频率w增大而迅速增大，因此响应要小，相对测量噪声增大。
3）对于线性系统，共振响应幅值与激励幅值成正比。

cl_1982614

1）对激发源的振幅只能适度，刚开始做实验的时候所给激振的能量要从小到大给，如果激发源的振幅或者能量过大，则会给试验件造成破坏；如果能量过小，则有可能观察不到，故要适度；
2）进行振动试验时，激励力产生的响应进行FFT变换，在对应的频率上均会有峰值，只是峰值有大有小，峰值较小的模态则会被淹没在噪声中，只有峰值较大的模态才会被观测到。若要把高频模态激发出来，则需要采用较高能量的具有相同频率的的激励力才可以；
3）振动课本中有响应振幅与激励力振幅的公式推导，楼主可翻一下相关书籍。

hcharlie

因为高阶模态刚度大，正弦激励低阶模态时，高阶模态的混杂极小，模态质量较高，而在正弦激励高阶时，很容易混杂低阶响应，所以测量的高阶模态质量较差。而在随机激励或脉冲激励时，低阶高阶是同时激励出来的，情况更是如此。

[ 本帖最后由 hcharlie 于 2010-1-27 09:34 编辑 ]

chxl0087

主任的解答2）中：一般来说，高阶因其（广义）刚度Mw^2因频率w增大而迅速增大，因此响应要小，相对测量噪声增大。
以及cl_1982614的解答2）中也提及若要把高频模态激发出来，则需要采用较高能量的具有相同频率的的激励力才可以。
这是不是高阶更不容易被激发，需要更高的能量？那为何我通过气流激发时只能激发第四阶，既然能激发第四阶，说明能量很高了，应该能满足激发前几阶，而实验时前3阶均无响应啊！

chxl0087

正弦扫频时从低阶到高阶为依法出现，气流激发时，虽然预想通过调节气流速度也应该能依次激发出前四阶，但最后还只是激发出第四阶了！

ChaChing

所了解的好像是高阶不易被激发, 需要更高的能量! 原因同待高人解释!
气流激发, 只激发第四阶固有频率, 会不会因激发力集中于第四阶范围!?

chxl0087

气流速度越大动能越大，产生的脉动值越大，即脉动的振幅幅值越高，若高阶不易被激发，则速度越高越能激发高阶。
现在实验时气流速度高时测得脉动频率与第四阶接近，按估算气流速度低时应该能激发低阶模态，但是现在实验未能实现预期目标，因此，才推测是否是低阶不容易被激发！

hcharlie

你这种气流激励的方式不同于一般的正弦，冲击，随机等单纯外力激励的情况，更类似一种气流与结构互相作用的”颤振“现象，其共振机理不同于一般的强迫振动。它的特点应该是在一定的气流速度以下不共振，达到一定速度以后以确定的模态开始颤振，速度增加时振动量值增大而模态不变。
吹喇叭，吹号即是这种情况。

[ 本帖最后由 hcharlie 于 2010-1-27 15:26 编辑 ]

ChaChing

虽然不认同"气流与结构互相作用的颤振现象", 但7F本来就是猜测气流激励的方式不同于一般的正弦扫瞄! 而是激发力集中于第四阶范围!?
因不了解LZ所谓气流激发到底是如何操作? 所以仅是个人猜测

chxl0087

首先非常感谢两位教研室主任对本问题的热心解答！
我所遇到的问题确实如9楼所说的，是想通过气流流速改变，由于气流本身的流动不稳定即脉动，来触发管道的声腔引起共振，可能跟笛子或者喇叭有所相似，但不同之处在于，管道中的速度很高，40-50m/s！这是涉及通气管道引起的噪声等问题！现在怀疑气流不引起管道引起共振的话，噪声很小，引起管道内腔的声场产生共振的话就比较大。跟吹笛子类比的话，不会吹的人可能连声都吹不出来。
本贴刚开始是想把问题直接提炼成纯学术问题，以方便讨论！就是一个声腔， 各阶固有频率已知，要分别引起各阶固有频率一次产生共振，对激发源的频率和振幅的要求分别是什么，其理论基础是什么？因为本人不是学声学出生，只是在工程应用中涉及该问题，因此可能有的问题提的比较拗口，敬请原谅！

[ 本帖最后由 chxl0087 于 2010-1-30 14:30 编辑 ]

ChaChing

感觉LZ的问题已经不能以普通正弦波扫频的观念去思考了!
虽然问题满有趣的, 但个人并无此经验!
或许这应属于声场与结构偶合, 或流体与结构偶合的问题!
同待高人路过

chxl0087

现在我的认识这是气流与声场之间的耦合，而气流本身又是声场的介质，与吹笛子和埙有点相似，只是气流速度稍快。

ChaChing

...获得了其前四阶轴向固有频率...

...气流与声场之间的耦合 ...

所以LZ所谓的轴向固有频率都不是指结构模态了!?

...使用振幅幅值一定的正弦波扫频，做了一个轴对称声腔的模态分析...

LZ使用甚么分析软件? sysnoise?

好像真的与个人原先认知的有差距了!
抱歉, 怪个人没仔细阅读了解!:@)

[ 本帖最后由 ChaChing 于 2010-1-31 14:33 编辑 ]

chxl0087

轴向模态不是指结构的，而是指结构所围成的声场的，可能我自己没有描述到位，让您费解了！
模态分析是使用喇叭和声传感器进行测量得出，并不是通过软件分析得出，目前也正打算使用Anysis或者Sysnoise来进行分析呢！