,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第八章 机械阻抗测量及模态分析原理,模态分析及参数识别是争论简洁机械和工程构造振动的重要方法，它通过对输入和输出分析来求解系统,一、测量原理,机械阻抗源于机械振动的电模拟,比较下面方程：,1,、机械阻抗经典定义,机械阻抗反映了机械,系统振动被激起的难易程度,振动系统的根本原件,线性弹簧、粘性阻尼、刚体质量、滞迟阻尼,根本原件的机械阻抗,线性弹簧(无阻尼无质量)：,其中k为刚度,粘性阻尼(无质量无弹性)：,其中c为粘性阻尼系数,刚体质量(无阻尼无弹性)：,其中m为质量,滞迟阻尼(无质量无弹性)：,其中g为滞迟阻尼系数或构造阻尼系数,2,、广义机械阻抗,定义：任意鼓舞作用下的机械阻抗S域,系统函数的倒数，机械导纳Y(s)与H(s)等同,1简谐鼓舞时域,2随机鼓舞时的机械阻抗,二、单自由度系统的机械导纳,导纳：,阻抗：,在模态识别中一般承受导纳,m,k,c,1,、机械导纳特性,单自由度系统的机械导纳与频响函数具有一样的表达式，即,对于粘性阻尼：,式中：为相对阻尼系数阻尼比,共振时的特性曲线,当激振力频率与系统某一阶固有频率相等时，将产生共振现象，此时：,幅频 相频,实频 虚频,这些特性是构造参数识别图解法的依据,导纳的幅频特性,幅频,共振时：,=,n,代入上式得：,A,1,0,|H(j)|,导纳的相频特性,相频,共振时：,-,/2,导纳的实频特性,实频,共振时：,|H,R,()|,导纳的虚频特性,虚频,共振时：,|H,I,()|,导纳的奈奎斯特图特性,以横坐标为实轴，纵坐标为虚轴作奈奎斯特图,共振时：,3,、幅频图识别,共振时传递函数幅度：,H,P,=0.707H,m,为半功率点,d,带宽：,由,求：,等效刚度：,等效质量：,H,P,H,m,1,n,2,三,dB,带宽,相频图识别,单共振时：,由,-,/2,确定,n,由,-,/4,和,-3,/4,确定,半功率点：,由,求阻尼比：,相频图不能识别质量和刚度,-,/2,-,/4,-3,/4,实频图识别,共振时实频特性：,由此求得：,虚频图识别,共振时虚频特性：,由此求得：,奈奎斯特,图识别,共振时：,由此求得：,-,/4,-3,/4,三、多自由度系统的导纳,设,p,点激振、,l,点测试，则：,原点阻抗：跨点阻抗：,原点导纳：跨点导纳：,导纳一般表达式：,其中,ij,为各测点的各阶振幅,1,、多自由度幅频相频特性,幅频特性,相频特性,2,、多自由度实频虚频特性,实频特性,虚频特性,3,、多自由度奈奎斯特图特性,多自由度奈奎斯特图是由多奈奎斯特图组成,分耦合和非耦合两种状况,奈奎斯特图半径,无耦合多自由度奈奎斯特图,有耦合多自由度奈奎斯特,图,四、机械阻抗测量,原理：给系统施以外力，使之振动，通过测量振动参数，求频响函数,常用方法,稳态正弦测试法,瞬态激振测试法,随机鼓舞测试法,不管承受哪种方法激振，都希望将系统全部的振型都激发出来，所以要求激振力的频域范围特殊宽阔,1,、稳态正弦测试法,在简洁周期激振力的作用下，振动方程为,稳态解：,频响函数：,稳态激振测试系统,2,、瞬态激振测试法,快速正弦扫描：是在几秒或几十秒内，将激振力的频率从低加到高,变频激发力,3,、脉冲锤击法,利用力锤进展鼓舞,利用脉冲信号具有宽阔的频谱这一特点,为消退噪声，必需多做几次，然后平均,4、随机鼓舞(宽带随机鼓舞),宽带随机鼓舞，可将系统的各种振形激发出来,纯随机鼓舞：承受白噪声,将白噪声发生器录在磁带上，通过功率放大器输出给激振器,伪随机鼓舞：在一个周期内是随机的，但各周期的鼓舞是一样的,周期随机鼓舞：变化的伪随机鼓舞，即在某几个周期后又消逝新伪随机,纯随机鼓舞,纯随机信号就是宽带随机信号,抱负的纯随机信号是白噪声，用白噪声发生器产生，或承受软件通过D/A产生,特点：,白噪声谱的各个成分能同时鼓舞试件，节省时间,各成分的振强度均匀,可通过总体平均来消退干扰,为非周期信号，谱泄漏大，需加窗处理,为较好把握力谱，需承受反响技术或均衡技术,纯随机鼓舞系统,伪随机鼓舞,伪随机信号是一种周期为T的随机信号，可利用计算机将一段随机信号周而复始地循环输出，经D/A转换产生,特点：,谱线是离散的，谱线间隔为1/T,伪随机信号的谱线足够多时，才能到达激振效果,由于是周期信号，有好的低频激特性,谱泄漏少，但抗干扰力气差,幅度谱近似白色谱，谱值稳定，便于把握,周期随机鼓舞,周期随机信号是由多段互不相关的伪随机信号组成，该法集中了纯随机和伪随机激振的优点,特点：在测量时间内有一个完整的周期，避开了谱泄漏,可屡次平均，消退噪声干扰,鼓舞需一段一段进展，时间长,