机械结构模态分析分解.ppt

1、第4章模态分析，振动与噪声控制研究所，第4章模态分析，4.1引言4.2实模态分析4.3复模态分析4.4实验模态分析，引言，研究对象，机械振动的有意义的数学准备和运动学，引言，研究对象，机械振动的含义，振动是指物理量在其平均值附近通过最大值和最小值不断地来回变化的过程。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。机械振动的研究对象是机械或结构，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(也称数学模型)。能产生机械振动的机械系统称为振动系统。振动系统的三个要素：激励、系统和响应，称为振动系统的激励或输入。系统对外部影响的反应称为振动

2、系统的响应或输出。它们与系统的振动特性有关。三个基本的振动问题，响应分析：当扰动条件和系统特性已知时寻找系统响应，系统辨识：分析已知的激励和响应，确定振动系统的性质，环境预测：了解振动系统及其在未知激励下的响应，研究未知激励的性质，响应分析，车辆在给定道路上行走，寻找车身的加速度响应，工程公式：系统设计，在一定的激励条件下，系统辨识方法：将已知的激振力施加到被测振动系统上，使其响应。根据已知的激励和实测的响应值，再根据一定的分析方法(模态分析)，确定系统的振动参数，如质量矩阵、刚度和阻尼矩阵、振动模态和系统的固有频率矢量。模态测试、环境预测，如振源判断、载荷识别、工况监测和基于振动信号的故障诊

3、断。例如，用五轮仪测量路面不平度，五轮仪的系统特性是已知的，并且可以通过测量五轮仪的输出来推导路面不平度特性。机械振动的负面影响：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，甚至造成结构疲劳损伤。积极方面：设备使用振动性能、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和其他飞机的振动(舒适性、机载仪器):输电线路的舞动1940年，美国塔科马海峡悬索桥在中速风载荷作用下，由于桥梁体的扭转振动和上下振动而倒塌。1972年，在日本海南的一台66104千瓦汽轮发电机组上，步兵在钻孔时不能直接走过桥梁，以防止桥梁因共振现象和机械振动的积极作用而倒塌。共振放大利用粒子的振动来

4、清洁、抛光和去毛刺零件；利用振动来减小摩擦阻力和零件间的间隙，学习机械振动的含义，消除结构动态强度设计中的有害振动，并利用振动的有利一面作为学习相关知识的基础。离散系统、机械振动系统的基本组成部分：惯性元件、弹性元件、阻尼元件和外部激励。通常用物理量表示：质量m、刚度k、阻尼c和外部激励f。振动分类：线性系统，非线性系统，离散系统，连续系统，确定性系统和随机系统，自由振动，强迫振动，自激振动，参数共振，振动分类，简单共振，周期振动，非周期振动，随机振动，单自由度振动，多自由度振动，连续振动，运动学，1。简谐运动：根据时间的正弦函数(或余弦函数)，振动、振幅、相位、初始相位、循环频率、运动学和简

5、谐振动与加速度、位移、速度、加速度、大小和位移成正比，方向与位移相反，总是指向平衡位置、运动学、拍频、不同频率振动的叠加，当频率接近相等时，拍频：振幅每秒从最小值到最小值的次数。拍圆频率：w1-w2，运动学，简谐振动的复表示，复平面上的点Z表示一个矢量，使该矢量在复平面上以相等的角速度W(复旋转矢量)旋转，运动学，速度和加速度的复表示，位移，速度和加速度，复Aeiwt的每一个导数，都等价于，每次I相乘，就等价于将这个复旋转矢量逆时针旋转p/2。运动学和调和分析中，一个周期函数被展开成傅立叶级数，即一系列简单调和函数的和。通过谐波分析，一般周期振动可以分解为简谐振动。运动学、谐波分析、傅立叶级数

6、、基波频率w1:谐波分析，两个频率相同的简谐振动可以合成一个简谐振动。谐波分析结果可视化：用图形表示安、jn、W之间的关系，即频谱、单自由度系统、自由振动、简谐振动、非周期强迫振动、自由振动，以及振动系统在初始激励下或外部激励消失后的运动状态。当系统自由振动时，它不受外界激励的影响，运动时的能量来自弹性元件和惯性元件在初始时刻储存的能量。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。运动微分方程，初始激励下或外部激励消失后振动系统的运动状态。当系统自由振动时，它不受外界激励的影响，运动时的能量来自弹性元件和惯性元件在初始时刻储存的能量。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。

7、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振动，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。瑞利商、动能系数、阻尼自由振动、方程、阻尼自由振动、解、阻尼大于临界阻尼。强阻尼，=1，多根。阻尼等于临界阻尼，1，共轭复数根。阻尼小于临界阻尼、弱阻尼、阻尼自由振动、阻尼自由振动、0、1、2、3、4、x/a、0.5、1、/n、1、0.7、0.4、0.3、0.2、简谐振动，简谐振动，简谐振动，简谐振动，简谐振动。b，C，y0/a0，w/wn，位移计，扰动频率大于仪器的固有频率(点b)，记录的振幅逐渐接近扰动频率的振幅。仪器的固有频率应比要记录的频率

8、低2倍。当振动包含高阶频率时，不会影响位移计的测量，会发生简谐强迫振动。振动加速度计、0、1、2、3、4、6、7、5、0、1、2、a、b、c、y0/a0、w/wn、振动振动加速度计的振幅，r0/a、w/wn、0、0.25、0.50、0.75、1.00、1.25、1.50、1.75、2.00、0.5。振动加速度计必须增加阻尼。0.5和0.7的临界阻尼比无阻尼曲线更接近理想加速度计曲线。简谐强迫振动、-振动加速度计的相位，当阻尼、，谐波强迫振动，振动的隔离原理，K，弹簧传递给下部结构的力？传递率，简谐强迫振动，隔振原理3360阻尼，阻尼的存在可以有效地防止共振阻尼的不利影响，这可以很容易地通过使弹

9、簧更软来补偿。t=时的单位冲力被迫不定期振动。系统的单位脉冲响应，满足以下条件：t=0之前，系统静止，t=0受单位脉冲力作用，解为单位脉冲响应，h(t)=0 t0，非周期强迫振动。将任意激励F(t)视为一系列脉冲函数的叠加，可以求解问题，求解问题，分析多自由度系统的固有振动动力响应，分析多自由度系统的振动方程。x=x1，x2t，f (t)=f1 (t)，f2(t)T，多自由度系统振动方程惯性耦合，阻尼耦合，弹性耦合，耦合消除，自然振动，反向运动。自然振动，数学公式，方程，特征值问题，频率方程，K=2Mu，|kij2mij|=0，解是自然频率12，n，模态形状KN=12 1，222，n2n，自然振动，振动模态的正交性，即振动模态相互正交，以刚度矩阵和质量矩阵为权重，K=xTKy，M=xTMy，当y=x时XTKx=