模態(tài)空間是Peter Avitabile教授發(fā)表的系列模態(tài)解讀文章瞳收。Peter Avitabile教授是美國(guó)麻省大學(xué)洛威爾校區(qū)UMASS Lowell機(jī)械工程系結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)和聲學(xué)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的副主任碉京，以及模態(tài)分析和控制實(shí)驗(yàn)室的主任。Peter Avitabile教授以略帶口語(yǔ)化螟深、生動(dòng)而又幽默的語(yǔ)言谐宙，在每篇文章中集中介紹試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的一個(gè)主題，是非常好的試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的入門文章血崭。它涉及到了試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的方方面面奠货，是模態(tài)試驗(yàn)新手的入門材料垄惧，學(xué)習(xí)它有助于理解什么是試驗(yàn)?zāi)B(tài)，以及取得高質(zhì)量的模態(tài)參數(shù)。
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模態(tài)空間系列（七十六）趣味解讀模態(tài)空間-我老是聽(tīng)說(shuō)模態(tài)參與钻洒，那到底是什么意思？
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我老是聽(tīng)說(shuō)模態(tài)參與癣诱。那到底是什么意思计维？
好吧 – 我們討論一下這個(gè)問(wèn)題。
盡管人們總是討論模態(tài)參與撕予，但是當(dāng)他們討論它時(shí)鲫惶，或許真的并不清楚它們指的是什么。所以我們討論一下這個(gè)概念究竟是怎么回事实抡，并用可能更合適的方式來(lái)講解這些欠母。
但是為了將它放到上下文背景中去欢策，我們寫(xiě)出運(yùn)動(dòng)方程
那么要理解的zui重要的事情是，這個(gè)方程右邊具有模態(tài)振型的轉(zhuǎn)置乘以施加到結(jié)構(gòu)上的物理力向量赏淌。所以如果你觀察感興趣的特定階模態(tài)猬腰，你會(huì)發(fā)現(xiàn)模態(tài)振型值對(duì)這個(gè)物理力有多少被分配到感興趣的特定階模態(tài)具有強(qiáng)烈的影響。
我的意思是猜敢，如果跟那個(gè)特別自由度聯(lián)系在一起的模態(tài)振型值大，在這里施加了作用力盒延，那么在模態(tài)空間中缩擂，那個(gè)特定階模態(tài)將會(huì)有更多的作用力分配給它。另一方面添寺，如果模態(tài)振型值小胯盯，那么模態(tài)空間中將會(huì)有更少的力分配給那個(gè)特定階模態(tài)。并且如果模態(tài)振型值為零计露，那么模態(tài)空間中將不會(huì)有力分配給那階模態(tài) – 這意味著這個(gè)特定階模態(tài)對(duì)于響應(yīng)沒(méi)有貢獻(xiàn)博脑，因?yàn)樵谀B(tài)空間中它看到?jīng)]有作用力作用到那個(gè)特定模態(tài)振子上。
所以模態(tài)變換方程確定如何將耦合的所有物理方程組進(jìn)行解耦票罐，同時(shí)它也確定了模態(tài)空間中給每個(gè)模態(tài)振子分配了多少物理作用力叉趣。作用到特定模態(tài)振子的力越大，響應(yīng)越大（一般情況下）该押，在系統(tǒng)的總體響應(yīng)中疗杉，那個(gè)特定模態(tài)貢獻(xiàn)或參與越大。
那么我們考察一個(gè)簡(jiǎn)單的3自由度系統(tǒng)并觀察多少力被分配到了模態(tài)空間蚕礼。模型和物理空間中的運(yùn)動(dòng)方程如下
現(xiàn)在對(duì)它進(jìn)行特征求解烟具，得到頻率和模態(tài)振型如下
現(xiàn)在我們考慮2個(gè)不同的激勵(lì)函數(shù)。
第1種情況僅施加f1奠蹬，1階模態(tài)上的力將是0.5*f1,2階模態(tài)上的力將是0.707*f1,3階模態(tài)上的力將是-0.5*f1〕現(xiàn)在，物理作用力在每個(gè)模態(tài)振子上具有不同的分配囤躁，它受模態(tài)振型值控制冀痕，振型跟力作用位置的自由度相關(guān)。
現(xiàn)在第2種情況僅施加f2割以，對(duì)于這三階模態(tài)金度，每個(gè)模態(tài)振子上的作用力將是0.707*f2，0.0*f2以及0.707*f2严沥。注意到猜极，2階模態(tài)看不到力，因?yàn)閷?duì)于2階模態(tài)消玄，跟力相聯(lián)系的自由度的模態(tài)振型值是零跟伏，所以我們可以說(shuō)丢胚，2階模態(tài)沒(méi)有參與到系統(tǒng)響應(yīng)中去。其模態(tài)參與是零受扳。但這并不意味著2階模態(tài)不存在 – 它僅僅表示對(duì)于這個(gè)特定的負(fù)載情形它于系統(tǒng)響應(yīng)沒(méi)有貢獻(xiàn)（但對(duì)于第1種負(fù)載情況携龟，它確有貢獻(xiàn)）。
那么我試著舉一個(gè)小例子來(lái)更好地解釋這點(diǎn)勘高。假設(shè)你是一家餐館的廚師峡蟋。并想象你有很多不同的菜肴你能夠烹飪。在可以烹制的所有不同菜肴中华望，你也有很多食材和調(diào)料可用蕊蝗。我的問(wèn)題是，在所有的菜肴中你會(huì)用相同份量的調(diào)料嗎赖舟？不會(huì)蓬戚。每個(gè)菜肴中你用不同份量的調(diào)料。并且在某些菜肴中有很多調(diào)味料甚至從來(lái)都沒(méi)有用過(guò)宾抓。我要說(shuō)的是子漩，你沒(méi)有同時(shí)用到所有的調(diào)料。僅僅是某些調(diào)味料以不同的量“參與”到每個(gè)菜肴中石洗。
現(xiàn)在如果我是在烹制法國(guó)菜幢泼，某些調(diào)料會(huì)比我做日本菜更占主導(dǎo)。但我們的調(diào)料盒依然有所有的調(diào)料讲衫，對(duì)于我能烹飪的所有不同類型的菜肴旭绒，我或許會(huì)需要。但那并不意味著僅僅是因?yàn)樗鼈冊(cè)谡{(diào)味盒里焦人，我就要用到我擁有的每一樣調(diào)味料挥吵。并且某種特定的調(diào)料不會(huì)在每一樣菜肴中（除非你在做意大利里菜，大蒜無(wú)處不在；ㄍ帧）忽匈。但我認(rèn)為你現(xiàn)在明白其中的意思了。
意大利羅勒大蒜濃菜湯
3盎司意大利煙肉矿辽，剁成碎末丹允，3頭大蒜，1杯橄欖油袋倔，
一撮牛至雕蔽，1/2杯意大利番茄醬，1茶匙雞湯宾娜，1湯匙鹽批狐，
1撮胡椒粉，10盎司直通粉，3湯匙鮮羅勒嚣艇，1杯巴馬干酪
另一個(gè)很好的例子是管弦樂(lè)隊(duì)承冰。樂(lè)隊(duì)中有很多樂(lè)器。每個(gè)樂(lè)譜不會(huì)同時(shí)用到所有樂(lè)器食零。事實(shí)上隨著某個(gè)譜子的演奏困乒，來(lái)自于每種樂(lè)器的貢獻(xiàn)將不斷變化。有時(shí)管號(hào)占主導(dǎo)贰谣，有時(shí)弦樂(lè)器是zui強(qiáng)音娜搂。并且隨著譜子的演奏，每種樂(lè)器將根據(jù)特定音樂(lè)的編排按照不斷變化的程度參與其中吱抚。某些譜子有時(shí)不需要來(lái)自于某些樂(lè)器的任何貢獻(xiàn)（像后面帶三角的家什）涌攻。但是管弦樂(lè)隊(duì)總是由所有管弦樂(lè)器組成 – 但對(duì)于樂(lè)隊(duì)演奏的每首不同的曲子，所有的樂(lè)器具有不斷變化的參與程度频伤。
嗯，任何結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的響應(yīng)也是同樣的芝此。系統(tǒng)的總體響應(yīng)是系統(tǒng)中可能存在的所有階模態(tài)子集的線性疊加而構(gòu)成的憋肖。對(duì)于可能存在的每種激勵(lì)條件，不是所有階模態(tài)都對(duì)響應(yīng)有貢獻(xiàn)婚苹。僅僅是某些模態(tài)可能有顯著貢獻(xiàn)岸更，某些模態(tài)可能有點(diǎn)貢獻(xiàn)，而某些模態(tài)或許根本沒(méi)有任何貢獻(xiàn)膊升。所有階模態(tài)的這個(gè)貢獻(xiàn)量是變化的怎炊，依賴于考慮什么樣的負(fù)載條件。所以某些階模態(tài)具有不同的模態(tài)參與廓译，依賴于考慮什么樣的負(fù)載情況评肆。
但是重要的是要理解，在模態(tài)空間中決定分配到模態(tài)振子的力的量上非区，以及物理系統(tǒng)中力的分配上瓜挽，模態(tài)振型發(fā)揮了重要的作用。因此理解模態(tài)振型同樣有助于確定施加于系統(tǒng)所有階模態(tài)上的作用力征绸。
我希望這個(gè)解釋有助于你更好地理解模態(tài)參與久橙。如果你有關(guān)于模態(tài)分析的任何其他問(wèn)題，盡管問(wèn)我好了管怠。
在北京科尚儀器官網(wǎng)發(fā)布模態(tài)空間系列文章及其中文翻譯淆衷，得到了Peter Avitabile教授的書(shū)面授權(quán)，Peter Avitabile教授擁有文章全部權(quán)利渤弛，北京科尚儀器只為學(xué)習(xí)教育目的而使用它們祝拯。如您轉(zhuǎn)載此系列中文翻譯，請(qǐng)保留本段的描述信息她肯。
模態(tài)激勵(lì)全新的解決方案-WaveHitMAX自動(dòng)脈沖錘
實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析中必不可少的一環(huán)就是模態(tài)激勵(lì)鹿驼，昊量光電新推出的這款智能沖擊錘的發(fā)明為結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)應(yīng)用提供了機(jī)械激勵(lì)的新途徑欲低。智能意味著設(shè)備內(nèi)部處理信號(hào)。模態(tài)錘WaveHitMAX保證了測(cè)試對(duì)象的全自動(dòng)畜晰、可重復(fù)和高精度激勵(lì)砾莱，而沒(méi)有雙重打擊。用戶可以根據(jù)不同的阻尼/延遲時(shí)間凄鼻，設(shè)置撞擊次數(shù)腊瑟、沖擊力和撞擊之間的延遲時(shí)間。所有的預(yù)置块蚌，如零點(diǎn)或沖擊力搜索闰非，都是由錘子自動(dòng)完成的。用戶不再需要手動(dòng)調(diào)整峭范。
針對(duì)全自動(dòng)沖擊錘的研制财松，WaveHitMAX采用包括整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制的閉環(huán)控制方法解決了這一問(wèn)題。
圖1. 用于脈沖錘內(nèi)部運(yùn)動(dòng)控制的傳感器-執(zhí)行器控制回路示意圖
對(duì)新型沖脈沖錘WaveHitMAX的系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)纱控，使傳感器信號(hào)作為運(yùn)動(dòng)控制單元的主要輸入?yún)?shù)辆毡。這樣，脈沖錘的手臂可以向上移動(dòng)到試件的命中點(diǎn)甜害，在那里舶掖，通過(guò)力傳感器信號(hào)中的特征變化檢測(cè)到接觸事件，手臂的移動(dòng)方向可以反轉(zhuǎn)尔店。
與半自動(dòng)沖擊錘相比眨攘，WaveHitMAX自動(dòng)脈沖錘具有新的功能。內(nèi)部信號(hào)處理的優(yōu)點(diǎn)有:
? 全自動(dòng)單擊
? 自動(dòng)搜索用戶自定義的沖擊力
? 自動(dòng)零點(diǎn)搜索
? 確認(rèn)對(duì)質(zhì)量保證的影響
? 更改錘頭與測(cè)試對(duì)象之間的位置嚣州，無(wú)需重新設(shè)置
WaveHitMAX自動(dòng)模態(tài)力錘可以通過(guò)以太網(wǎng)在Windows設(shè)備(PC或平板電腦)上通過(guò)包含的軟件快速鲫售、輕松地操作。
自動(dòng)模態(tài)脈沖錘特點(diǎn)：
? 自動(dòng)零點(diǎn)搜索
? 可重復(fù)的單擊激發(fā)
? 內(nèi)部傳感器評(píng)估和過(guò)程控制
? 自動(dòng)搜索和調(diào)整沖擊力
? 位置的變化是自動(dòng)預(yù)測(cè)的
? 通過(guò)附件配置脈沖特性
? 通過(guò)遠(yuǎn)程控制或集成到客戶系統(tǒng)中來(lái)觸發(fā)功能
? 在德國(guó)設(shè)計(jì)和組裝
? CE認(rèn)證
1.確保單次激發(fā)
雙重撞擊激勵(lì)可以在時(shí)域和頻域檢測(cè)到
2.豐富的配件支持
不同的傳感器-尖端-配重的組合该肴。
綜述上文介紹WaveHitMAX - 一款用于全自動(dòng)沖擊測(cè)試的智能脈沖錘龟虎，在全新的AI智能脈沖領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)真正意義上的全自動(dòng)智能脈沖錘！
如果您對(duì)WaveHitMAX-全自動(dòng)沖擊測(cè)試的智能脈沖錘有興趣沙庐，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)上海昊量光電的官方網(wǎng)頁(yè)：
http://www.wjjzl.com/details-1495.html
關(guān)于Gfai tech
Gfai tech GmbH一直在生產(chǎn)和銷售"德國(guó)制造"的聲音和振動(dòng)測(cè)量和分析創(chuàng)新產(chǎn)品超過(guò)15年鲤妥。作為應(yīng)用計(jì)算機(jī)科學(xué)促進(jìn)會(huì)（GFai）的100%子公司，它始終以行業(yè)為導(dǎo)向和以應(yīng)用為導(dǎo)向拱雏。
Gfai tech以模塊化和靈活的聲學(xué)攝像機(jī)而聞名棉安，用于聲源的定位，可視化和分析铸抑。如今贡耽，該產(chǎn)品組合還包括實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的創(chuàng)新以及用于監(jiān)測(cè)、分析和評(píng)估聲學(xué)測(cè)量數(shù)據(jù)的完整軟件解決方案。我們的測(cè)量解決方案應(yīng)用于汽車蒲赂、工業(yè)阱冶、空中交通、火車交通和研發(fā)領(lǐng)域的降噪滥嘴、錯(cuò)誤檢測(cè)和聲音設(shè)計(jì)木蹬。
上海昊量光電作為gfai tech公司在中國(guó)大陸地區(qū)的代理商，為您提供專業(yè)的選型以及技術(shù)服務(wù)若皱。對(duì)于WaveHitMAX-全自動(dòng)沖擊測(cè)試的智能脈沖錘有興趣或者任何問(wèn)題镊叁，都?xì)g迎通過(guò)電話、電子郵件或者微信與我們聯(lián)系走触。
更多詳情請(qǐng)聯(lián)系昊量光電/歡迎直接聯(lián)系昊量光電
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上海昊量光電設(shè)備有限公司是光電產(chǎn)品專業(yè)代理商晦譬，產(chǎn)品包括各類激光器、光電調(diào)制器互广、光學(xué)測(cè)量設(shè)備敛腌、光學(xué)元件等，涉及應(yīng)用涵蓋了材料加工惫皱、光通訊像樊、生物醫(yī)療、科學(xué)研究逸吵、國(guó)防、量子光學(xué)缝裁、生物顯微扫皱、物聯(lián)傳感、激光制造等捷绑；可為客戶提供完整的設(shè)備安裝韩脑，培訓(xùn)，硬件開(kāi)發(fā)粹污，軟件開(kāi)發(fā)段多，系統(tǒng)集成等服務(wù)。
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