模态分析理论与试验

tanzhy9728

一本非常好的模态分析书籍
模态分析理论与试验   原著：沃德海伦 等  翻译：白化同

shmilywl521

顶起 谢谢楼主大大分享

zwj111111

可惜积分不够，有哪些网站有此类资料共享的

dgvib

模态分析理论与实验---
原著：沃德•海伦、斯蒂芬•拉门兹 波尔•萨斯
翻译：白化同、郭继忠
校对：屠良尧
北京理工大学出版社

序言
实验模态分析是若干工程学科的综合，因此要求较为广泛的理论基础。本书上篇的目的是将所有这些理论问题加以总结，重点集中在与实验模态分析直接有关的理论方面。
实验模态分析包括五个步骤。首先是进行建立试验装置，即固定试件、安装传感器、连接数据采集系统、校准测量系统等。其次是进行数据采集并常常要估计频响函数。步骤三叫做系统识别，即根据测量出来的输入输出数据确定系统的振动特性。步骤四是对所获得的识别结果进行验证。所有这四个步骤是通往步骤五的必由之路：步骤五是应用系统的而不是零散的数据、根据得到的数据对系统加以改进。上述步骤以下列理论为基础：
1）第一章从基本振动理论推演出模态分析理论，这是实验模态分析与解析模态分析总的理论基础。单自由度系统理论定义了一些概念，如系统极点、共振频率、阻尼比、留数等。将这些概念推广到多自由度系统便产生诸如模态振型、模态参预因子、模态质量、模态比例换算等概念。这些概念适用于一般粘性阻尼、比例阻尼和无阻尼的情形。
2）第二章讨论有关数据采集的理论，即数字信号处理方法与频响函数的估计方法。作为数据在频域和时域之间互相转换的一种方法，我们先来讨论傅立叶变换及其性质。在数字信号处理过程中，最重要的误差来源是迭混和泄漏现象。最后说明如何从自功率谱与互功率谱来估计频响函数。
3）第三章简要讨论几种参数识别理论。从这些方法用以估计模态参数、系统极点（共振频率及阻尼系数）、模态振型及模态参预因子。模态参数描述的是系统的振动特性。本章指出了单自由度系统识别方法与多自由度系统识别方法之间的区别，单输入法与多输入法的区别，模态参数的局部估计与整体估计的区别，时域法与频域法的区别等等。
4）第四章介绍一些数学工具，以便对获得的系统模态模型予以评估和验证。这些方法可以帮助我们判断下一步的结果是否靠得住。
5）第五章说明怎样用测得的模态参数达到预测目的，所用方法有灵敏度分析、结构动力耦合、系统修改预测。所有这些方法的最终目标是改善现有结构（不论是在用结构、样机、还是设计阶段的结构）的动力学特性。
6)第六章介绍如何将有限元建模与实验模态分析结合起来：要么改进有限元模型，要么优化试验装置。
下篇将讨论实验模态分析更为实际的方面：仪器设备、校准、试验设置、激励、实际的参数估计、误差的检测、预防和减小等。

dgvib

引言
为了更好地理解实验模态分析的各种实用性，我们需要透彻理解其理论。本章讨论解析模态分析与实验模态分析，目的在于为工程师研究结构动力学特性提供一个坚实的理论基础。研究一个系统的振动特性，基本上有两种途径。
第一种途径是解析式的，即要知道结构的几何形状，边界条件和材料特性，把结构的质量分布、刚度分布和阻尼分布分别用质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵表示出来，这样便有了足够多的信息来确定系统的模态参数（固有频率、阻尼系数和模态振型）。理论证明，这些模态参数可以完整的描述系统的动力学特性。
第二种途径是从测量结构（样机）上某点的动态输入力和输出响应开始，并且一般还要将测量得到的数据转换变成频响函数，即作为频率函数的输出输入之比。理论证明，这些频响函数可以用模态参数表示，因此实验模态分析的第二步就是从测得的频响函数来估计这些模态参数。
本章一个特别用意是说明上述两种研究途径之间的关系。首先讨论单自由度系统，主要是介绍系统极点、固有频率、阻尼比、留数等这样的一些概念。然后将这一基本概念推演扩展到多自由度系统，并引出更多的概念，如模态向量、模态坐标、正交性、模态质量、模态刚度模态阻尼比及模态向量比例因子等等。
阐述理论之前，我们先解释自由度（DOF）概念及模态分析的基本假设。
一个刚体质量的自由度数是确定它在空间的位置所需要的最少坐标数目。一个空间刚体共有六个自由度：三个平动自由度（x，y，z）确定质量中心的位置，三个转动自由度 （θx，θy，θz）确定刚体的方位。因为任何连续结构可以认为是无限多个微元刚体质量的组合，所以这样的结构都有无穷多个自由度。但是，所有这些结构又可以近似看做是有限个小刚体质量（一组我们所关心的实际质量点，每个点有六个自由度）的组合，因此它们又可以认为具有有限个自由度N，该自由度数N决定了解析质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵的维数，也决定了理论上存在的固有频率数和模态振型阶数。然而能够测到的自由度数还要受到某些实际条件的限制，如转动自由度的测量极其困难，有限的频率范围也限制了可检测到的模态数目。因此，若解析模型有N个自由度，而实验只能提供关于Ni个输入自由度、No个输出自由度以及Nm个可以检测到的振型的信息。
模态分析理论的基本假设是：
线性假设：结构的动态特性总是线性的，就是说任何输入组合引起的输出等于各自输出的组合，其动力学特性可以用一组线性二阶微分方程来描述。每次进行模态分析试验时，应当首先检查结构的线性动态特性。（B.2.3.1节）。
时不变线性假设：结构的动态特性不随时间而变化，因而微分方程的系数是与时间无关的常数。由于不得不安装在结构上的运动传感器的附加质量，可能出现典型的时不变性问题（B.1.2.2节）。
可观测性假设：这意味着用以确定我们所关心的系统动态特性所需要的全部数据都是可以测量的。为了避免出现可观测性问题，合理选择响应自由度是非常重要的。（A.6.2.3节B.2.2.3节）。
此外还常常假设结构遵从Maxwell互易性原理，即在q点输入所引起p点的响应，等于在p点的相同输入所引起的q点的响应。此假设使得质量矩阵、刚度矩阵、阻尼矩阵和频响函数矩阵都成了对称矩阵。多输入试验允许对所测的频响函数做互易性检查（B.2.3.1节）。

jiangweips

回复1！支持

jiangweips

回复2！支持

jiangweips

回复3！支持

jiangweips

回复4！支持

jiangweips

回复5！支持

jiangweips

回复6！支持

jiangweips

回复7！支持

jiangweips

回复8！支持

jiangweips

回复9！支持

jiangweips

终于到了最终篇了！