模態(tài)空間是Peter Avitabile教授發(fā)表的系列模態(tài)解讀文章盾似。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，以及模態(tài)分析和控制實(shí)驗(yàn)室的主任雪标。Peter Avitabile教授以略帶口語(yǔ)化零院、生動(dòng)而又幽默的語(yǔ)言，在每篇文章中集中介紹試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的一個(gè)主題村刨，是非常好的試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的入門(mén)文章告抄。它涉及到了試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的方方面面，是模態(tài)試驗(yàn)新手的入門(mén)材料嵌牺，學(xué)習(xí)它有助于理解什么是試驗(yàn)?zāi)B(tài)打洼，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（四十九）趣味解讀模態(tài)空間--對(duì)大阻尼模態(tài)蹋绽，在所測(cè)頻響中看不到它們時(shí)芭毙，可以提取出模態(tài)參數(shù)嗎？
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對(duì)大阻尼模態(tài)，當(dāng)在所測(cè)的頻響函數(shù)中看不到它們時(shí)设哗，可以提取出模態(tài)參數(shù)嗎唱捣？
我們討論一下這個(gè)問(wèn)題，舉一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明
現(xiàn)在网梢，這些年來(lái)這個(gè)問(wèn)題我已經(jīng)聽(tīng)過(guò)很多次了震缭。在很多方面，答案是既能又不能战虏。你當(dāng)然可以從頻響函數(shù)中提取大阻尼模態(tài)拣宰！但是你需要知道在頻響中有一個(gè)根，并且確認(rèn)你測(cè)量了很好的結(jié)果烦感，這樣一來(lái)可以提取出這個(gè)根巡社。我們用一個(gè)例子詳細(xì)說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，來(lái)幫助表明參數(shù)估計(jì)算法是非常健壯的手趣，非常適合于提取大阻尼的根晌该。
為了說(shuō)明這點(diǎn)，我將要借助于一個(gè)我們已經(jīng)用過(guò)很多年的簡(jiǎn)單模型绿渣。它是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的2自由度質(zhì)量-彈性-阻尼系統(tǒng)朝群，具有非比例阻尼。運(yùn)動(dòng)方程中符、質(zhì)量姜胖、阻尼和剛度定義如下
這些矩陣可以用來(lái)提取復(fù)數(shù)解（頻率，阻尼和模態(tài)振型）淀散。另外右莱，可以綜合出頻響函數(shù)來(lái)仿真一組采集的數(shù)據(jù)。在這個(gè)例子中档插，只有一個(gè)參考點(diǎn)慢蜓，位于第1自由度上，用來(lái)生成頻響函數(shù)矩陣的一行阀捅，如圖1所示。很顯然针余，在頻響函數(shù)幅值的峰上只能觀察到一階模態(tài)饲鄙。如果我們只是觀察函數(shù)的幅值，那么好像系統(tǒng)中只有一階模態(tài)圆雁。但是如果也觀察相位忍级，那么有一種指示表明，可能在感興趣的頻帶內(nèi)不僅僅只有單獨(dú)一階模態(tài)伪朽。（對(duì)于這個(gè)例子轴咱，在這個(gè)頻帶內(nèi)確實(shí)有兩階模態(tài)。）
但是zui大的問(wèn)題是，“模態(tài)參數(shù)估計(jì)算法可以提取出系統(tǒng)留數(shù)的合理（準(zhǔn)確）值嗎戈稿？”西土，為了提取留數(shù)，作為一個(gè)用戶(hù)鞍盗，必須確定正確階數(shù)的模型需了。如果只要求一階模態(tài)，那么顯然將只估計(jì)出一階模態(tài) – 并且它有可能提供其中一個(gè)根的幅值估計(jì)般甲。另外如果模型是超定的肋乍，帶有太多的模態(tài)，那么結(jié)果也同樣有可能失真 –對(duì)一階或者兩階模態(tài)可能會(huì)有一個(gè)合理的估計(jì)敷存，但也很有可能它們被估計(jì)的很糟糕墓造。
現(xiàn)在如果確定了正確階數(shù)的模型，那么會(huì)估計(jì)出正確的模態(tài)參數(shù)嗎历帚？用一個(gè)2自由度正交多項(xiàng)式估計(jì)算法進(jìn)行擬合（在很多商業(yè)軟件包中很流行）滔岳，提取出的留數(shù)見(jiàn)表1。
表1 – 由正交多項(xiàng)式算法提取出來(lái)的根
這些實(shí)際上是頂點(diǎn)挽牢，能夠從對(duì)上面展示的非比例系統(tǒng)矩陣的復(fù)數(shù)特征值求解中得到谱煤。從這個(gè)表格中，你可以看出在同一個(gè)頻率上有兩個(gè)根禽拔，一個(gè)是5%的臨界阻尼而另一個(gè)是40%的臨界阻尼刘离，這是非常大的阻尼。現(xiàn)在繼續(xù)下去睹栖，可以按照相同的方式提取出留數(shù)硫惕。H11和H12的留數(shù)分別如表2和表3所示。這些留數(shù)與分析留數(shù)吻合的很好野来，由用來(lái)生成頻響函數(shù)的分析模型中確定分析留數(shù)恼除。
表2/3 – 由正交多項(xiàng)式算法提取出來(lái)的H11/H12留數(shù)
現(xiàn)在根據(jù)這個(gè)簡(jiǎn)單的例子，顯然曼氛，模態(tài)可以從頻響函數(shù)中提取出來(lái)豁辉，并且它與系統(tǒng)的阻尼無(wú)關(guān) – 不管它是小阻尼還是大阻尼，并且不管它是比例阻尼還是非比例阻尼系統(tǒng)舀患。
這里我們可以很清楚…模態(tài)參數(shù)估計(jì)算法是功能非常強(qiáng)大的擬合算子徽级，非常普遍地用在了今天的大多數(shù)商業(yè)軟件包中。問(wèn)題不在于擬合算子聊浅，而是在于測(cè)量結(jié)果以及使用軟件的工程師餐抢。
顯然现使，工程師需要有一些指示，指示在給定的頻帶內(nèi)有一定數(shù)量的根 – 或者是根據(jù)模態(tài)指示函數(shù)工具或者根據(jù)先驗(yàn)知識(shí)指示出在給定的頻帶內(nèi)有一定數(shù)量的根旷痕。盡管通常擬合算子非常穩(wěn)健碳锈，但是很多次我發(fā)現(xiàn)，有時(shí)候模態(tài)指示工具對(duì)頻帶內(nèi)的根的數(shù)量不能提供一個(gè)清晰的苦蒿、一致的指示殴胧。比這更經(jīng)常的是，通常采集了一組非常糟糕的測(cè)量結(jié)果佩迟，認(rèn)為它們不適合于提取模態(tài)參數(shù)团滥。
問(wèn)題大多數(shù)時(shí)候在于實(shí)際的測(cè)量結(jié)果。通常情況下报强，它們質(zhì)量不夠好灸姊，不足以提取準(zhǔn)確的模態(tài)參數(shù)。多數(shù)情況下秉溉，這是簡(jiǎn)單乏味的事實(shí)力惯。
另外一種情況是，結(jié)構(gòu)含有相對(duì)的大阻尼和偽重根召嘶。圖2中的模態(tài)指示工具顯然有助于確定模態(tài)的數(shù)量父晶。提取出來(lái)的根如表4所示。這里包含這個(gè)例子是為了說(shuō)明弄跌，必須同時(shí)使用所有的工具來(lái)協(xié)助模態(tài)參數(shù)估計(jì)過(guò)程甲喝。
圖2 – 頻響之和，多變?cè)B(tài)指示函數(shù)铛只，復(fù)模態(tài)指示函數(shù)埠胖，穩(wěn)態(tài)圖
表4 – 時(shí)域多參考點(diǎn)提取
我希望這個(gè)小小的討論已經(jīng)解釋清了含有大阻尼和偽重根的模態(tài)參數(shù)估計(jì)。只要提供良好的測(cè)量結(jié)果淳玩，模態(tài)參數(shù)估計(jì)算法就能夠提取出這些根直撤。但是良好的測(cè)量結(jié)果是關(guān)鍵因素。如果你有關(guān)于模態(tài)分析的任何其他問(wèn)題蜕着，盡管問(wèn)我好了谋竖。
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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)铁蹈，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)的新途徑宽闲。智能意味著設(shè)備內(nèi)部處理信號(hào)众眨。模態(tài)錘WaveHitMAX保證了測(cè)試對(duì)象的全自動(dòng)、可重復(fù)和高精度激勵(lì)容诬，而沒(méi)有雙重打擊娩梨。用戶(hù)可以根據(jù)不同的阻尼/延遲時(shí)間，設(shè)置撞擊次數(shù)览徒、沖擊力和撞擊之間的延遲時(shí)間狈定。所有的預(yù)置，如零點(diǎn)或沖擊力搜索习蓬，都是由錘子自動(dòng)完成的纽什。用戶(hù)不再需要手動(dòng)調(diào)整。
針對(duì)全自動(dòng)沖擊錘的研制躲叼，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)題芦缰。
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)，使傳感器信號(hào)作為運(yùn)動(dòng)控制單元的主要輸入?yún)?shù)枫慷。這樣让蕾，脈沖錘的手臂可以向上移動(dòng)到試件的命中點(diǎn)，在那里或听，通過(guò)力傳感器信號(hào)中的特征變化檢測(cè)到接觸事件探孝，手臂的移動(dòng)方向可以反轉(zhuǎn)。
與半自動(dòng)沖擊錘相比誉裆，WaveHitMAX自動(dòng)脈沖錘具有新的功能顿颅。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(hù)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，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)包含的軟件快速找御、輕松地操作元镀。
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(hù)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。
綜述上文介紹WaveHitMAX - 一款用于全自動(dòng)沖擊測(cè)試的智能脈沖錘霎桅，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)智能脈沖錘栖疑！
如果您對(duì)WaveHitMAX-全自動(dòng)沖擊測(cè)試的智能脈沖錘有興趣，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(xiāo)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年滔驶。作為應(yīng)用計(jì)算機(jī)科學(xué)促進(jìn)會(huì)（GFai）的100%子公司遇革，它始終以行業(yè)為導(dǎo)向和以應(yīng)用為導(dǎo)向。
Gfai tech以模塊化和靈活的聲學(xué)攝像機(jī)而聞名揭糕，用于聲源的定位萝快，可視化和分析。如今著角，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)揪漩、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(chē)吏口、工業(yè)奄容、空中交通冰更、火車(chē)交通和研發(fā)領(lǐng)域的降噪、錯(cuò)誤檢測(cè)和聲音設(shè)計(jì)昂勒。
上海昊量光電作為gfai tech公司在中國(guó)大陸地區(qū)的代理商蜀细，為您提供專(zhuān)業(yè)的選型以及技術(shù)服務(wù)。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)題戈盈，都?xì)g迎通過(guò)電話奠衔、電子郵件或者微信與我們聯(lián)系。
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