振動模態(tài)分析工作原理
何為模態(tài)分析?所謂模態(tài)分析是指將線性定常系統(tǒng)振動微分方程組中的物理坐標(biāo)變換為模態(tài)坐標(biāo),使方程組解耦,成為一組以模態(tài)坐標(biāo)及模態(tài)參數(shù)描述的***立方程,以便求出系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)。
那么,在使用中,模態(tài)分析是如何實(shí)現(xiàn)的呢?
***先將結(jié)構(gòu)物在靜止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行人為激振,通過測量激振力與響應(yīng)并進(jìn)行雙通道快速傅里葉變換(FFT)分析,得到任意兩點(diǎn)之間的機(jī)械導(dǎo)納函數(shù)(傳遞函數(shù))。用模態(tài)分析理論通過對試驗(yàn)導(dǎo)納函數(shù)的曲線擬合,識別出結(jié)構(gòu)物的模態(tài)參數(shù),從而建立起結(jié)構(gòu)物的模態(tài)模型。根據(jù)模態(tài)疊加原理,在已知各種載荷時(shí)間歷程的情況下,就可以預(yù)言結(jié)構(gòu)物的實(shí)際振動的響應(yīng)歷程或響應(yīng)譜。
模態(tài)分析實(shí)質(zhì)就是一種坐標(biāo)系統(tǒng)的變換,目的在于把原在物理坐標(biāo)系統(tǒng)中描述的響應(yīng)向量放到所謂的“模態(tài)坐標(biāo)系統(tǒng)”中描述,這一坐標(biāo)系統(tǒng)每一個(gè)基向量恰好是振動系統(tǒng)的個(gè)性特征向量,利用各特征向量之間的正交性,可使描述響應(yīng)向量的各個(gè)坐標(biāo)互相谷底而無耦合,于是,振動方程式一組互無禍合的方程,各個(gè)坐標(biāo)均可單***求解。
在工業(yè)上,通過使用振動分析儀對設(shè)備進(jìn)行模態(tài)分析,搞清楚了結(jié)構(gòu)物在某一易受影響的頻率范圍內(nèi)的各階主要模態(tài)的特性,就可以預(yù)言結(jié)構(gòu)在此頻段內(nèi)在外部或內(nèi)部各種振源作用下產(chǎn)生的實(shí)際振動響應(yīng)。因此,模態(tài)分析是結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計(jì)及設(shè)備故障診斷的重要方法。