中文字幕一级黄色A级片|免费特级毛片。性欧美日本|偷拍亚洲欧美1级片|成人黄色中文小说网|A级片视频在线观看|老司机网址在线观看|免费一级无码激情黄所|欧美三级片区精品网站999|日韩av超碰日本青青草成人|一区二区亚洲AV婷婷

 

一、結(jié)構(gòu)支承

 

 

支承結(jié)構(gòu)分為自由懸掛和固定在地基上：

• 用彈性繩垂直懸掛是一種常用的方法。在這種情況下，無論何種構(gòu)件都存在六個(gè)剛體模態(tài)，頻率都接近于零。實(shí)際上不可能提供真正自由的支承條件，當(dāng)結(jié)構(gòu)剛體模態(tài)的頻率小于第1 階彎曲振動(dòng)模態(tài)的10％-20％時(shí)，就認(rèn)為是允許的自由支承。這時(shí)剛體模態(tài)不會(huì)對(duì)彎曲模態(tài)產(chǎn)生影響。

• 將結(jié)構(gòu)物固定在地面上，則應(yīng)保證聯(lián)接剛性為無窮大。但地基本身以及地基與試件的聯(lián)接都不可能絕對(duì)剛性。如果仿照機(jī)器或建筑物實(shí)際安裝條件，結(jié)構(gòu)經(jīng)過拆卸并重新安裝后可以得到重復(fù)性好的結(jié)果，則認(rèn)為聯(lián)接是合格的。

應(yīng)該注意到，這兩種支承方法所獲得的模態(tài)參數(shù)是不同的。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的邊界條件不同，究竟采用何種支承方式還與模態(tài)試驗(yàn)的目的有關(guān)。如果感興趣的是建立機(jī)器或部件的數(shù)學(xué)模型并與有限元計(jì)算對(duì)比，則應(yīng)自由懸掛為宜；如果著眼于研究機(jī)器的共振頻率及隔振減振，則應(yīng)該盡可能模擬機(jī)器的實(shí)際安裝狀況。嚴(yán)格說來，在這種情況下所得到的模態(tài)參數(shù)是機(jī)器包括基礎(chǔ)在內(nèi)的系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)。

 

二、激勵(lì)方法

 

 

使用FFT原理進(jìn)行導(dǎo)納計(jì)算要求激勵(lì)信號(hào)中包含寬的頻率成分，穩(wěn)態(tài)隨機(jī)激勵(lì)或瞬態(tài)激勵(lì)是常用的兩種寬帶激勵(lì)方法。

• 穩(wěn)態(tài)隨機(jī)激勵(lì)，采用穩(wěn)態(tài)隨機(jī)激勵(lì)必須使用激振器。根據(jù)結(jié)構(gòu)大小，即所需激振力大小及頻率范圍，分別使用機(jī)械式、液壓式、電磁式或電動(dòng)式，后者是最常用的。激振動(dòng)固有頻率應(yīng)高于被測結(jié)構(gòu)的分析頻率。在柔性桿與結(jié)構(gòu)之間串聯(lián)力傳感器。在隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器、功率放大器、激振器、柔性桿幾個(gè)環(huán)節(jié)上，信號(hào)都有衰減與相移，不能用信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓作為力信號(hào)而必須將與結(jié)構(gòu)上相聯(lián)的力傳感器作為力信號(hào)。理論上白噪聲激勵(lì)能獲得結(jié)構(gòu)的全部模態(tài)；物理上卻得不到實(shí)際的白噪聲信號(hào)，且施力及測量的各個(gè)機(jī)電環(huán)節(jié)上都有濾波作用，因此寬帶激勵(lì)必須選擇合適的中心頻率及帶寬，以保證在頻段內(nèi)力信號(hào)有平直的自功率譜并有足夠的能量激發(fā)此頻段內(nèi)結(jié)構(gòu)的全部模態(tài)。

• 脈沖激勵(lì)，的數(shù)學(xué)原理是脈沖函數(shù)（δ函數(shù)）具有與白噪聲相同的平直頻譜，而它的近似實(shí)現(xiàn)卻比穩(wěn)態(tài)隨機(jī)簡易得多，因此得到廣泛的應(yīng)用。脈沖激勵(lì)還有兩個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)：它具有一定的重復(fù)性，不需進(jìn)行許多次平均（一般3~ 4次就夠了，而穩(wěn)態(tài)隨機(jī)則需要多達(dá)幾十次平均）；在一個(gè)FFT塊內(nèi)，力和響應(yīng)信號(hào)都已基本衰減，非整周期函數(shù)在幅值上的精度較差。對(duì)于大型結(jié)構(gòu)，錘擊也難以激發(fā)出整體模態(tài)。

由于激振器安裝困難，用穩(wěn)態(tài)激勵(lì)總是測量傳遞函數(shù)矩陣的一列，即通過移動(dòng)測量點(diǎn)得到。錘擊法通常移動(dòng)施力點(diǎn)的位置、固定加速度計(jì)測振點(diǎn)位置，即測量傳遞函數(shù)的一行。

根據(jù)動(dòng)力互易原理，這兩種測量所得到的結(jié)果應(yīng)該相同。然而，有時(shí)在某些位置或某些方向上敲擊結(jié)構(gòu)可能是比較困難的。在這種情況下，也可以固定敲擊位置和敲擊方向，移動(dòng)三向傳感器測量響應(yīng)。

采用沖擊方法進(jìn)行機(jī)械導(dǎo)納測量還必須考慮如下幾個(gè)限制：

 

 

非線性限制：

對(duì)具有明顯非線性的結(jié)構(gòu)進(jìn)行導(dǎo)納測量時(shí)要特別小心。在這種情況 下，最好用接觸式激振器進(jìn)行正弦或隨機(jī)激振，而不要采用沖擊激勵(lì)技術(shù)。

采用沖擊激勵(lì)時(shí)，使響應(yīng)信號(hào)達(dá)到一定幅值所需能量是在一段很短（與分析時(shí)間周期相比）的時(shí)間內(nèi)輸入到結(jié)構(gòu)上的，與正弦和隨機(jī)激振相比，沖擊脈沖力必須要大得多，因而非線性的影響也就增加了。

對(duì)一個(gè)非線性明顯的系統(tǒng)測量，保持激勵(lì)力的水平不變是非常重要的。在這方面，正弦激勵(lì)技術(shù)更好，如果用一個(gè)手錘來進(jìn)行沖擊激勵(lì)，則每次沖擊力的幅值可能變化很大，因此，這種測量方法對(duì)于非線性系統(tǒng)來說其重復(fù)性是比較差的。

 

 

信噪比問題：

沖擊測量時(shí)，由于平均信號(hào)電平比峰值電平低，這就需要一個(gè)低噪音的試驗(yàn)環(huán)境和有盡可能大的動(dòng)態(tài)范圍的測量系統(tǒng)。為了達(dá)到這一要求，一般不宜使用模擬磁帶記錄技術(shù)。

 

一個(gè)不可忽略的噪聲問題是由于力信號(hào)歷程比總的記錄長度短，這種情況會(huì)引起儀器電噪聲和由于機(jī)械原因誘發(fā)的背景噪聲，這些背景信號(hào)的均方值與輸入力信號(hào)的均方值相比是不可忽略的。這種噪聲可以用加窗方法來降低。

 

 

頻率分辨率限制：

離散博里葉變換（包括有限帶寬和“細(xì)化”分析）的頻率增量位為Hz）等于記錄長度（單位為秒）的倒數(shù)，由于每個(gè)記錄代表一個(gè)單次沖擊事件，所以記錄的長度被限定為結(jié)構(gòu)的脈沖響應(yīng)衰減到與背景噪聲相當(dāng)?shù)乃剿枰臅r(shí)間。因此，可得到的頻率分辨率不僅取決于結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，而且取決于背景噪聲的大小。如果試驗(yàn)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出很高的模態(tài)密度，即在一個(gè)窄頻帶內(nèi)有多個(gè)共振峰，在這種情況下，對(duì)于精確的導(dǎo)納測量來說，要得到足夠細(xì)的分辨率可能是困難的。這里，最好使用一種具有細(xì)化分析的穩(wěn)態(tài)激勵(lì)方法。

 

由于沖擊的固有特性，它的頻譜從直流擴(kuò)展到某一個(gè)上限頻率。由于不能限定激勵(lì)頻帶，從而限制了用“細(xì)化”分析改進(jìn)沖擊測量的頻率分辨率的效果。而且進(jìn)一步增加了對(duì)測量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍的要求，它還增加了在測量系統(tǒng)中由于高幅值的帶外信號(hào)引起的無法檢查的過載（ “削波” ）的危險(xiǎn)。

 

 

阻尼限制：

沖擊激勵(lì)對(duì)于大阻尼結(jié)構(gòu)試驗(yàn)有局限性，這是因?yàn)檩^短的響應(yīng)歷程使得人們必須在頻率分辨率和背景噪聲電平之間作折衷選擇。這種局限性也可理解為是對(duì)一定幅值的沖擊力來講大阻尼結(jié)構(gòu)的響應(yīng)平均能量水平低。大阻尼結(jié)構(gòu)可能需要較高的能量連續(xù)的激勵(lì)以平衡它較高的內(nèi)部能量耗散，并為精確測量提供足夠的響應(yīng)數(shù)據(jù)。

 

對(duì)于阻尼特別小的結(jié)構(gòu)來說，又會(huì)產(chǎn)生另外一個(gè)問題。因?yàn)檫@樣的結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)函數(shù)呈現(xiàn)出很尖的共振峰，這需要高分辨率的細(xì)化測量以獲得精確的共振峰的位置，利用指數(shù)衰減窗給數(shù)據(jù)加上一個(gè)已知的衰減可以有助于解決這一問題。

 

 

對(duì)操作者技巧的依賴性：

用手錘進(jìn)行導(dǎo)納測量的精度取決于操作者保持正確的沖擊位置和方向的能力。如果仔細(xì)地施加沖擊，這些影響通?？梢钥刂圃诳梢越邮艿南薅葍?nèi)，但如果結(jié)構(gòu)較小且要求很精確的幾何位置，則這些影響就不可忽視。

 

三、量鋼與校正

 

 

模態(tài)試驗(yàn)的成功與否的一個(gè)重要環(huán)節(jié)是傳感器的標(biāo)定。尤其是模態(tài)分析用于結(jié)構(gòu)的動(dòng)力修改時(shí)，一定要進(jìn)行可靠的校正并送入正確的工程單位。

 

uTekL 采用如下量綱系：

• 力：牛頓（即千克米／秒² ）

• 加速度：米/秒²

• 速度：米/秒

• 位移：米

• 加速度導(dǎo)納：1/千克

• 速度導(dǎo)納：秒/千克

• 位移導(dǎo)納：秒²/千克

參數(shù)擬合所得到的未歸一殘數(shù)量綱與所使用的測量傳感器有關(guān)，通常為加速度導(dǎo)納的量綱。

為了得到正確的導(dǎo)納測量，必須正確設(shè)置傳感器與前置放大器的靈敏度。通常采用加速度計(jì)測量振動(dòng)響應(yīng)。將前置放大器上靈敏度設(shè)置成與加速度計(jì)出廠標(biāo)定的靈敏度一致。例如一只國產(chǎn)YJ系列壓電式加速度計(jì)YE14117參考靈敏度為1.12pc/g，采用B＆K2635前置放大器，將它的靈敏度旋紐設(shè)置為0.112Pc/m/s² （即1.12Pc/g）則每一個(gè)加速度單位m/s²的輸出電壓為該儀器mv/Unit out 所指旋紐所指數(shù)值，它也就是uTekL所要求的校正因子（每一工程單位輸出的毫伏數(shù)）。

上述過程表明測量已按照量綱要求進(jìn)行了正確設(shè)置，但還沒有進(jìn)行可靠的標(biāo)定，因?yàn)樗俣ǔ鰪S傳感器以及前置放大器的靈敏度是正確的。

最簡單的標(biāo)定方法是比較法，采用標(biāo)準(zhǔn)加速度計(jì)以及與之配套的電荷放大器作為依據(jù)，這種方法簡單易行，能具有2%以內(nèi)的精度。對(duì)于模態(tài)分析，感興趣的是獲得可靠的導(dǎo)納數(shù)據(jù)，可以用一種簡易的系統(tǒng)標(biāo)定法同時(shí)標(biāo)定加速度計(jì)及力傳感器。用一個(gè)已知質(zhì)量塊代替試驗(yàn)對(duì)象，而保持與真實(shí)試驗(yàn)完全一樣的儀器布置及接線。質(zhì)量塊的加速度導(dǎo)納等于1/m（m為質(zhì)量）。對(duì)質(zhì)量塊激振，將力傳感器與安裝在質(zhì)量塊上的加速度計(jì)的輸出信號(hào)分別經(jīng)前置放大后通入雙通道FFT分析儀 (uTekL)，其傳遞函數(shù)的虛部是零，實(shí)部是一個(gè)常數(shù)1/m。這種系統(tǒng)標(biāo)定方法雖然精度也難保證很高，但可以直觀地檢驗(yàn)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的正確與否。因?yàn)樵趯?shí)際操作中，校正因子送錯(cuò)了數(shù)量級(jí)的情況是常常發(fā)生。

還需注意力傳感與加速度計(jì)的安置方向，以保證機(jī)械導(dǎo)納不要相差一個(gè)負(fù)號(hào)。因?yàn)椴煌牧鞲信c前置放大器的組合，產(chǎn)生的力脈沖可能是正也可能是負(fù)脈沖。在觸發(fā)采集前先用示波功能檢查力信號(hào)的正負(fù)。然后用質(zhì)量塊進(jìn)行校正試驗(yàn)，應(yīng)保證其導(dǎo)納是接近于一個(gè)正常數(shù)1/m。

 

四、力和指數(shù)窗

 

 

采用穩(wěn)態(tài)隨機(jī)激勵(lì)，為了減少能量泄漏，可以用哈寧窗、平頂窗或Kaiser—bessal 窗計(jì)權(quán)處理；脈沖激勵(lì)則原理上不能采用上述各種窗處理。

錘擊法能量小，信噪比低。在FFT 數(shù)據(jù)塊（一般N=1024）中，只有幾個(gè)點(diǎn)是力信號(hào)其余全部是噪聲，噪聲的能量與力信號(hào)的相當(dāng)。

我們希望力信號(hào)的時(shí)間序列，在脈沖過后維持為零，而在脈沖存在時(shí)所加時(shí)間窗對(duì)力信號(hào)不產(chǎn)生畸變，窄矩形窗可以滿足這個(gè)要求。因此，力窗采用窄的矩形窗。錘擊響應(yīng)信號(hào)可表示為兩部分之和，即

x(t)是振動(dòng)響應(yīng)，它以負(fù)指數(shù)規(guī)律衰減?？捎孟率奖硎荆?/span>

其中，m為階數(shù)；σk為各階阻尼；AK為各階初位移。

n(t)噪聲，在一個(gè)FFT塊上均勻分布。錘擊振動(dòng)的響應(yīng)信號(hào)是指數(shù)衰減信號(hào)，對(duì)于阻尼較大的系統(tǒng)，衰減很快，信號(hào)很快被噪聲淹沒。因此在FFT塊的前端信號(hào)大、信噪比大；在FFT塊的末端信號(hào)小，信噪比小。為了提高信噪比，采用負(fù)指數(shù)窗計(jì)權(quán)是一個(gè)有效的方法。若在一個(gè)FFT塊長度上乘以負(fù)指數(shù)窗

則對(duì)FFT的前端有用信號(hào)影響甚小，而對(duì)FFT塊末端的噪聲電平則大大抑制，從而提高了較大阻尼情況下的分析的信噪比。

負(fù)指數(shù)窗的另一個(gè)作用是增加了系統(tǒng)的阻尼，采用負(fù)指數(shù)窗后模態(tài)分析得到的阻尼比應(yīng)是σk+α0，這對(duì)小阻尼結(jié)構(gòu)的分析帶來了好處，使得在半功率帶寬內(nèi)取得的頻率點(diǎn)增多，但對(duì)相鄰模態(tài)耦合嚴(yán)重時(shí)，增加阻尼加劇了這種耦合，因此并非加負(fù)指數(shù)窗對(duì)分析都有好處，如果脈沖信號(hào)較強(qiáng)，噪聲抑制較好，響應(yīng)在一個(gè) FFT塊內(nèi)已經(jīng)衰減得很小時(shí)，則力和響應(yīng)可以不加窗，其效果比加窗好。

負(fù)指數(shù)窗對(duì)小阻尼結(jié)構(gòu)還有減小截?cái)嗾`差的作用。在一個(gè)FFT塊的末端如果響應(yīng)已經(jīng)衰減到最大值1%，則截?cái)喾钦芷谝鸬哪芰啃孤┮呀?jīng)很小。一種方便的檢查方法是檢驗(yàn)在記錄中，點(diǎn)處響應(yīng)信號(hào)峰值是不是響應(yīng)最大峰值的10%。