模态分析经典PPT课件

1、。1.第四章模态分析。2.第四章模态分析。4.1导言。4.2真实模态分析。4.3复杂模态分析。4.4实验模态分析。3.导言。机械振动的研究对象、意义、数学准备和运动学。4.导言。机械振动的研究对象、意义和振动是指物理量在其平均值附近通过最大值和最小值连续来回变化的过程。机械振动是指机械或结构在其静态平衡位置附近的往复弹性运动。机械振动研究的对象是机械或结构，即具有质量和弹性的物体。在理论分析中，有必要根据力学原理通过数学建模将机械或结构抽象成机械系统(也称为数学模型)。能产生机械振动的机械系统称为振动系统。5、振动系统的三个要素及其相互关系，振动系统的三个要素：激励、系统和对外界激励或作用于振

2、动系统的响应，称为振动系统的激励或输入。系统对外部影响的响应称为振动系统的响应或输出。这两者通过系统的振动特性联系在一起。三个基本振动问题，响应分析：在已知扰动条件和系统特性的条件下，寻求系统的响应；系统识别：分析已知的激励和响应，确定振动系统的性质，环境预测：已知的振动系统和未知激励下的响应，研究未知激励的性质，7、响应分析，车辆在给定路面上行走，求车体的加速度响应，8、工程公式化：系统设计，在一定的激励条件下，如何设计系统的特性，使系统的响应满足规定的条件。系统识别方法：将已知的激振力施加到被测振动系统上，以产生响应。基于已知的激励和测量的响应值，根据某种分析方法(模态分析)确定系统的振动

3、参数，例如质量矩阵、刚度和阻尼矩阵、振动模式和固有频率向量。模态测试。10，环境预测，示例：振动源判断、载荷识别、工况监测和基于振动信号的故障诊断。例如，使用五轮计测量道路粗糙度。对于五轮流量计，其系统特性是已知的。通过测量五轮仪的输出，可以反推路面不平度特性。机械振动的影响，负面方面：影响仪器设备的功能，降低机械设备的工作精度，加剧部件的磨损，甚至造成结构疲劳破坏。积极方面：设备利用振动性能。12、机械振动的破坏性影响，颤振：大气湍流和其他振动源会引起飞机的振动(舒适性，机载仪器)和其他飞机的自激振动：输电线路的舞动1940年，在中速风载荷的作用下，美国塔科马纳尔罗斯悬索桥由于桥梁主体的扭转

4、振动和上下振动而倒塌。1972年，日本海南的一台66104千瓦汽轮发电机组在试运行中因异常振动而损坏。步兵在训练中不能直接通过桥梁，以防止桥梁因共振而倒塌。共振放大利用粒子的振动对零件进行清洁、抛光和去毛刺。利用振动来减少摩擦阻力和零件之间的间隙。14、学习机械振动的含义，消除有害振动对结构动力强度设计的必要性，以及利用振动有利的一面是学习相关知识的基础，15、离散系统、机械振动系统的基本元件：惯性元件、弹性元件、阻尼元件、外部激励。通常用物理量来表示：质量m、刚度k、阻尼c和外部激励f。，16，振动分类，按系统：线性系统和非线性系统，离散系统和连续系统，确定性系统和随机系统，按激励：自由振动

5、，强迫振动，自激振动，参数共振。17、振动分类，按响应：简单共振动态周期振动非周期振动随机振动，按自由度：单自由度振动多自由度振动连续振动。18，运动学，1，简谐运动，当振动，振幅，相位，初始相位，圆频率，19、运动学、速度和加速度的简谐运动，位移、速度、加速度、幅度和位移成正比，方向和位移相反，指向平衡位置，20，运动学，节拍，不同频率振动的叠加，频率接近相同，节拍频率：振幅从最小值到最大值的每秒节拍数：w1-w2，21，运动学，简谐运动的复数表示，复平面上的点z表示以相等的角速度w(复数旋转矢量)旋转复平面中的矢量的矢量。22，运动学、速度、加速度、位移、速度、加速度的复数表示，每次都是复

6、数Aeiwt的导数，它相当于乘以它前面的iw，乘以I相当于将复数旋转矢量逆时针旋转p/2，23，运动学，调和分析，将一个周期函数展开成傅立叶级数，即展开成一系列简单调和函数的和。一般的周期性振动可以分解成简谐运动。24，运动学，谐波分析，傅立叶级数，w1:基频，在谐波分析中，具有相同频率的两个谐波振动可以组合成一个谐波振动，并且谐波分析的结果可以被可视化：an、jn和w之间的关系被图示为频谱。26、单自由度系统，自由振动，谐波振动，非周期强迫振动。27、自由振动，振动系统在初始激励下或外部激励消失后的运动状态。在自由振动期间，系统不受外部激励的影响，并且其运动期间的能量来自初始时间存储在弹性元

7、件和惯性元件中的能量。振动定律完全取决于初始时储存的能量和系统本身的性质。28、运动微分方程，振动系统在初始激励下或外部激励消失后的运动状态。在自由振动期间，系统不受外部激励的影响，并且其运动期间的能量来自初始时间存储在弹性元件和惯性元件中的能量。振动定律完全取决于初始时储存的能量和系统本身的性质。29，运动微分方程，运动微分方程，运动微分方程，运动微分方程，解，运动微分方程，单自由度系统的无阻尼自由振动是简谐运动，能量关系，意思是：惯性力的功率FM和弹性力的功率FS之和为零，惯性力的功率Fm和弹性力的功率Fs之和为零。能量关系，瑞利商，动能系数，方程式，临界阻尼，方程式，方程式，方程式，方程

8、式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式，方程式阻尼大于临界阻尼。强阻尼，=1，重根。阻尼等于临界阻尼，1，=1、40，阻尼自由振动、1、阻尼固有频率、41，阻尼自由振动、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和

9、，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和46、简谐强迫振动、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和干扰频率大于仪器的固有频率(点B)，记录的振幅逐渐接近干扰频率的振幅仪器的固有频率应比要记录的频率低2倍。 当振动包括高阶频率时，位移计的测量值为48，简谐振动，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，振动加速度计的固有频率应大于记录的最高频率的2倍，49，简谐振动，4，6，7，5，0，1，2，a，b，c，和振动加速度计-振幅、R0/A、W/WN、0、0.25、0.50、0.75、1.00、1.25、1

10、.50、1.75、2.00、0、0.5、1.0、1.5、2.0、C/CC=0、抛物线、C/CC=0.5、C/CC=0.7，为了避免高阶谐振对振动加速度计工作的影响，必须在中加入阻尼0.5和0.7的临界阻尼比无阻尼曲线更接近理想的加速度计曲线。简谐受迫振动为振动加速度计相位。当阻尼在0.5和0.7临界阻尼之间时，相位差特性曲线非常接近低于谐振区域的对角线：相位差近似与频率成比例，并且记录的波成分与实际波相同。，51，简谐振动，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，传递率和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和非周期性强迫振动。非周期

11、性强迫振动。对于系统的单位脉冲响应，条件是系统仍在t=0之前，时间t=0受单位脉冲力作用，解为单位脉冲响应，h(t)=0t0，55，非周期性强迫振动，体积正分数，任意激励F(t)被认为是一系列脉冲函数的叠加，固定解问题，解，解，56，多自由度系统，多自由度系统，57，多自由度系统振动方程的振动方程的自然振动动态响应分析多自由度系统振动方程，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和，和惯性耦合、阻尼耦合、弹性耦合、耦合消除、自然振动、x1(0)=x2(0)=x0、X1 (0)=X2 (0)=X0、61、自然振动、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和

12、、和、和、和、和、和、和、和、和并将其分解为两个初始条件、数学公式、方程、特征值问题、频率方程、k= 2mu、| kij 2mij |=0，解为，固有频率12、n，振型1，2，n，固有频率矩阵=diag ( 1，2，n)，模式形状矩阵=1，2，n，k=，k1，k2，kn= 121， 222， n2n。64，自然振动、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和，当rs时，如果rs，则可以证明，振动模式是线性独立的，以刚度矩阵和质量矩阵作为权重的内积可以是，65，自然振动，If x=arrass，xtkx=ar2rt kras2stks，66，自然振动，模式正交性的物理意义，如果x=arrass，r的一个