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试验模态分析 刘晨阳 Modal 引言 Page 2 25 模态分析的方法 Page 3 25 试验测试获得模态的思路 我们所研究的对象 系统 与外界的关系一般可用如下的图来表示 系统识别问题 Page 4 25 求模态问题 试验模态分析系统组成 Page 5 25 试验模态分析系统组成 Page 6 25 试验模态测试系统组成 信号放大器 功率放大器 信号发生器 数据采集仪 计算机 加速度传感器 力传感器 Page 7 25 试验模态测试的步骤 Page 8 25 支撑方式 Page 9 25 Page 10 25 机械式激振器 Page 11 25 电磁式激振器 Page 12 25 电液式激振器 Page 13 25 冲击锤 锤帽材质 钢 铝 塑料 橡胶 充气锤帽 Page 14 25 冲击锤 锤击法特点及适用1 不需要信号发生器 功率放大器及激振器等精密贵重仪器2 不必考虑激励设备与试验结构的连接问题及由于连接不当对试验结果的影响3 试验速度快 试验周期短 激励能量小 信噪比低 故测试精度不高 一般用于中小型结构的快速试验 Page 15 25 Page 16 25 Page 17 25 频响函数 模态分析 曲线拟合 单自由度模态系统 模态测试应用实例 某型洗衣机箱体模态测试 滚筒洗衣机在工作时 箱体会因受到来自筒部撞击及电机的振动载荷激励而振动 对洗衣机箱体进行模态分析 识别箱体的动态性能 对机箱结构的改进 减振降噪以及洗衣机整机多体动力学分析与仿真都具有重要意义 模态分析过程 Page 18 25 洗衣机箱体的有限元模态分析 1 建立箱体有限元模型 2 有限元离散 将实体模型导入ANSYS中 用以四边形为主的壳单元对箱体进行有限元离散单元数为108741个节点数为111123个 在Pro E中建立滚筒洗衣机箱体的三维实体的简化模型 Page 19 25 洗衣机箱体的有限元模态分析 箱体的前四阶振型均发生在箱体的两侧 呈 鼓 状振动 前两阶振型相同 仅相位相差180 且频率接近于洗衣机的工作频率 洗衣机按0 1600r min计 频率在0 27Hz区间 是洗衣机整机产生振动噪音的主要源头之一 Page 20 25 洗衣机箱体的试验模态分析 采用比利时LMS公司的LMSTest lab测试系统 实现对箱体的试验模态试验和分析 测试系统主要由模态加速度传感器 冲击力锤 LMSSCADAS采集前端 LMSTest lab分析软件组成 试验测试系统 Page 21 25 洗衣机箱体的试验模态分析 支撑方式 自由支撑激振方式 冲击力锤 软头 测量方法 在箱体上布置127个测点 在箱体的后上部 右侧板中心这两个测点安置加速度传感器 试验过程中 移动带有力传感器的力锤 敲击其余125个测点 为了提高信噪比 每个测点敲击4次 测得的4次响应数据进行线性平均 试验测试方法 Page 22 25 洗衣机箱体的试验模态分析 用Test lab软件对箱体各测点传递函数进行模态拟合 计算模态参数 试验模态测试结果 固有振型完全相同有限元分析结果的各阶固有频率均低于试验结果推测为箱体在冲压成型后产生了残余应力 间接性提高了箱体刚度 比较两次模态分析的结果 Page 23 25 箱体有限元模型的修正和分析 调整箱体材料的相关参数 重新进行有限元计算修正后的有限元计算和试验结果 各阶固有频率的相对误差在4 5 以内 各阶振型仍然保持一致 Page 24 25 结论 通过模态分析发现 该箱体前4阶模态均发生在两侧板上 固有频率相对较低 该洗衣机整机其第1 2阶模态也发生在两侧板上 固有频率分别为21Hz和24Hz 随着当前滚筒洗衣机脱水转速的不断提升 易引起