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1、线性扫频法简支梁模态测试一 实验目的1、线性扫频法实验模态分析原理，2、学习线性扫频法模态测试及分析方法。二、实验仪器简支梁 激振器 力传感器 振动传感器 动态分析仪（激振信号源） 计 算机系统分析软件三、实验原理 1、本实验对简支梁进行实验模态分析使用的是测力法模块 ，在简支 梁线性扫频法模态实验中，激励信号为力传感器拾取的扫频信号源 DH1301 （内置小功率功放）控制激振器激励出来的激励信号。 2、采用单点激励法（由于移动激励比较困难）四。、实验步骤有一根梁，长（X向）555mm宽（Y向）50mm欲采用线性扫频 法做其Z方向的振动模态，步骤如下：1 、测点的确定此梁在Y、Z方向和X方向（
2、尺寸）相差较大，可以简化为杆件， 所以只需在X方向顺序布置若干测点即可。在实验中在X方向梁把粱 分为 16 等分，布置 15 个测点（梁的两端不用作为测点） 测点数目 要视得到的模态阶数而定， 测点数目要多于测量振型的阶数， 得到的 高阶阵型结果才真实可靠， 要注意把激振位置作为简支梁模态测试中 的一个测点（测得原点频响） 。2、连接仪器固定好JZ-1型接触式激振器，并与DH1301连接好。力传感器信 号接入数采分析仪的第一通道， 压电式加速度传感器信号接入第二通 道。3、数据采集及参数设置打开仪器电源，启动DHDAS200控制分析软件，菜单选择分析/ 频响分析。在新建的四个窗口内，分别显示频
3、响函数数据、 1-1 通道的时间 波形、想干函数和 1-2 通道的时间波形，平衡清零之后，等待采样。 打开DH1301扫频信号发生器，调节类型为线性扫频，设置起频为10， 止频 500，扫速 1，按“确定”，然后按下“开始”，调节扫频电压， 即可开始线性扫频。点击 DHDAS200软件中的采样按钮，开始采样。 注意观察频响函数变化。系统参数设置采样频率：1.28KH分析频率取整，且采样频率的选取视用户希望通 过扫频实验得到简支梁的频率阶数而定。 实验装置配套的简支梁选取 1.28KHZ （有限元大致确定）的采样频率即可扫出简支梁的前四阶频 率；如果希望得到较高的频率， 则采样频率应选的较高，
4、如 5.12KHz）； 采样方式：连续 触发方式：自由采样平均方式：峰值保持时域点数：视用户选取的采样频率而灵活调整，一般情况下，保证频 率分辨率的值小于 1.25 即可。如选取 1.28KHz 的采样频率，建议选 取 4096 或者 8192 通道参数设置 参考通道： 1-1.工程单位和灵敏度：将两个传感器灵敏度输入相应的灵敏度设置栏内。传感器灵敏度为Kch （PC/EU表示每个工程单位输出多少 PC的 电荷，如是力，而且参数表中工程单位设为牛顿N,则此处为PC/N;如是加速度，而且参数表中工程单位设为 m/s2,则此处为PC/m/sA2o 量程范围：编写测点号和方向。如果测量 1 号点的频
5、响函数数据，在 1-1 通道（力信号）的模态信息 /节点栏内输入激振器的测点号（测 点号固定），测量方向输入+Z;如果测量2号的频响函数数据，在1-1 通道（力通道）的模态信息 /节点栏内输入激振器的测点号（测点号 固定），测量方向输入+Z;响应通道（加速度传感器信号）的模态分 析/节点栏内输入 2;如果测量其他点的频响函数数据，以此类推。 触发参数：不用设置。注意事项移动加速度传感器测量响应信号时， 当加速度移动到其他点进行 测量时就必须相应的修改加速度传感器通道的模态信息 /节点栏内的 测点编号。每次移动测量和加速度传感器后都要新建文件。 测量时观察有无波形，如果有一个或两个通道无波形或波
6、形不正常， 就要检查仪器连接是否正确， 导线是否接通， 传感器工作是否正常直 至波形正确为止。根据 DH1301输出电压的大小灵活调节量程范围，在正式测试之前可进行预采样大致观察一下信号的大小， 直到力的波 形和响应的波形既不过载也不过小。4、数据预处理调节采样数据采样完成后，对采样数据重新检查，更改错误设置，回放重新计 算频响函数数据。5、模态分析几何建模： 自动创建矩形模型， 输入模型的长宽参数以及分段数； 打开节点坐标栏，编写节点号；导入频响函数数据：从上述实验得到数据文件内，将每个测点的 频响函数数据读入模态软件，注意选择测量类型 : 单点激励法；参数识别：首先光标选择一个频段的数据，
7、点击参数识别按钮， 搜索峰值，计算频率阻尼及振型。 （计算方法为峰值拾取法）6、振型编辑模态分析完毕观察打印保存分析结果，也可以观察动画显示。7、动画显示打开振型表文件和几何模型窗口，在振兴表文件窗口内，按数据 匹配命令， 将模态参数数据分配给几何模型的的测点。 进入几何模型 窗口，点击动画显示按钮， 几何模型将相应模态频率的振型以动画显 示出来。在几何模型窗口内，使用相应按钮可以对动画进行控制，如 更换在视图选择中选取显示方式：单视图，多模态和三视图；改变显 示色彩方式：振幅、速度和大小，以及几何位置。五、实验结果1、记录模态参数模态参数第一阶第二阶第三阶第四阶第五阶频率（Hz）28.081
8、08.64236.82399.17590.82阻尼（%5.691.716.531.780.962、打印各阶模态振型图第一阶模态振型图第二阶模态振型图4LV亡IxiHi;!一.-lljAm-*P .-1 41r述4|/ 兰 兰.竺乂竺兰:鼻y If n- * iSM* itf* jm. dir-Jiaurfte d- jl q Lr i* IW ibt小 *沪求母itr榄SjS4初賈襁科E _j fitter件 j蹇吐ff第五阶模态振型图S# Zifj .彳代R五口 fG巾I WliB 3 # QBIB工客千总iiMfc* fta 4dE Et3i *LI(S - - 二.出帚比叱乃 I*5*w
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10、口 Fl twilit .J 1 I. rl ftllhE D 厨卫日 0當 a t k?.7*Ji Uli! Uft亘ih业丄i.0疋l-UJ 神1TH*A WJ=：* P-fJirmr*a8 m i 电 用累 ma -.际 3 hL I乐1匕氏耳% !_t M N 札 fl丄 LuJh dkIV 暫 4|.! !醺fj!！IU rfi画漏丁空 nt/I II 占*测量幅值数据图T-Lai六、实验结果分析用模态分析软件对实验采集数据进行模态分析发现， 前四阶模态 还能呈现较为良好的模态，而以后的模态就会出现很大的误差， 因此 应该舍去。通过分析有一下原因：1、采样频率低。采样频率低就无法采集
11、到高阶的固有振动的模态, 或者是产生的误差比较大。2、实验室环境噪音过大，对采集的数据会产生一定的影响。这就 导致了前四阶模态也产生了一定的误差，但理论上还是较为理 想的。3、选取的采样点较少。模态测试中还应注意：a,选择合适的量程。在动态测试及后续 处理中，测试、分析仪器易处于半量程工作状态，若量程设置过大， 测试、分析信号将明显低于设置量程，信噪比将降低。反之，若量程 设置过小，在测试、分析过程中容易过载，产生信号消波，从而导致 误差的产生。b，宜多测一些频响函数的数据。理论上识别其中的任 意一组模态参数， 只须测得频响函数矩阵的一列或一行元素即可。 为 了增加测试的可靠度应该多测几组数据， 比较选择一组较为合理的数 据。C,检查频响函数的测试质量。影响频响函数测试质量的因素有 很多种，如测量信号噪声的影响、 激励点的选择、 激振力过大或过小、 结构非线性因素等。我们通过对简支梁进行试验模态分析， 利用分析软件识别系统的 模态参数，并查阅了一些资料以及其他研究员所做的实验及其实验分 析报告，一起学习并探讨了模态技术在实际应用中的一些方法、 手段 及影响因素。七、参考文献 【1】施琪，徐家林。梁的模态分析实验研究。兰州交通大学土木工 程学院，甘肃兰州 730070.mAllHtktkkjlI* 1 m jtf 皿m 寸I, ng婶irntIM 川寺7叮51 I
线性扫频法简支梁模态分析实验报告
