1、實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析模態(tài)試驗(yàn)的目的 用途模態(tài)試驗(yàn)的基本假定模態(tài)試驗(yàn)的基本過程實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析目的：通過試驗(yàn)方法確定結(jié)構(gòu)或機(jī)械的振動(dòng)固有特性，固有頻率、阻尼及振型l用途：故障診斷動(dòng)力學(xué)修改與靈敏度分析有限元模型修改動(dòng)態(tài)響應(yīng)預(yù)測(cè)與傳遞路徑的分析實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析l診斷故障根據(jù)模態(tài)頻率的變化判斷裂紋的存在;通過模態(tài)振型的突變找出裂紋的位置;通過轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)的模態(tài)阻尼變化診斷與預(yù)報(bào)轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)失穩(wěn)通過模態(tài)頻率與激勵(lì)頻率之間的關(guān)系來尋找激勵(lì)源,從而找出故障原因.實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析避免有害的共振，即根據(jù)工作環(huán)境的激勵(lì)頻率，對(duì)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)頻避免有害的共振，即根據(jù)工作環(huán)境的激勵(lì)頻率，對(duì)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)頻率進(jìn)行控制，使之具有預(yù)期的固有頻率，從

2、而提出了固有頻率設(shè)率進(jìn)行控制，使之具有預(yù)期的固有頻率，從而提出了固有頻率設(shè)計(jì)要求。計(jì)要求。避免結(jié)構(gòu)的過度振動(dòng)，降低振動(dòng)水平。即對(duì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)進(jìn)避免結(jié)構(gòu)的過度振動(dòng)，降低振動(dòng)水平。即對(duì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行控制，從而提出了動(dòng)力學(xué)響應(yīng)設(shè)計(jì)要求，包括對(duì)固有振型（節(jié)行控制，從而提出了動(dòng)力學(xué)響應(yīng)設(shè)計(jì)要求，包括對(duì)固有振型（節(jié)線或節(jié)點(diǎn)）的設(shè)計(jì)要求。線或節(jié)點(diǎn)）的設(shè)計(jì)要求。對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)要求，以保證結(jié)構(gòu)在動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定邊界內(nèi)工作。對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)要求，以保證結(jié)構(gòu)在動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定邊界內(nèi)工作。如飛機(jī)前輪擺振穩(wěn)定性設(shè)計(jì)、氣動(dòng)彈性穩(wěn)定性設(shè)計(jì)等。如飛機(jī)前輪擺振穩(wěn)定性設(shè)計(jì)、氣動(dòng)彈性穩(wěn)定性設(shè)計(jì)等。結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)目的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)

3、計(jì)目的實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析有限元（參數(shù)）模型正確嗎？精確嗎？如何根據(jù)模態(tài)試驗(yàn)結(jié)果來修正有限元模型？使得修正后的有限元模型更精確！現(xiàn)在更流行的說法稱此過程為“模型的修改與確認(rèn)（Model Modification and Validation）”。 結(jié)構(gòu)做了局部修改后，在原結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)已知的情況下，能否用快速簡(jiǎn)易的方法獲得改動(dòng)后結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)？即所謂結(jié)構(gòu)重分析問題。怎樣修改結(jié)構(gòu)參數(shù)使得它的動(dòng)力特性滿足設(shè)定要求？解決問題思路：解決問題思路： 根據(jù)系統(tǒng)某些動(dòng)態(tài)特性（如頻率、振型）的要求（對(duì)計(jì)算模型的動(dòng)態(tài)修改就是實(shí)測(cè)獲得的頻率、振型等），對(duì)已有系統(tǒng)施加一定約束（例如希望保持剛度和質(zhì)量矩陣的對(duì)稱性）、給一定目標(biāo)

4、（如前幾階頻率、振型誤差最小）的修改。從原理上看，這是一個(gè)有約束的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題。基本思路見下流程圖。結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析（1）在給定頻率和響應(yīng)控制等設(shè)計(jì)要求下，對(duì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)型或布局進(jìn)在給定頻率和響應(yīng)控制等設(shè)計(jì)要求下，對(duì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)型或布局進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)選行設(shè)計(jì)優(yōu)選拓?fù)渑c形狀優(yōu)化拓?fù)渑c形狀優(yōu)化（2）在確定結(jié)構(gòu)布局或構(gòu)型后，對(duì)有關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)（主要是）在確定結(jié)構(gòu)布局或構(gòu)型后，對(duì)有關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)（主要是尺寸）進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化尺寸）進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化尺寸優(yōu)化尺寸優(yōu)化（3）在基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定后，如有必要，還應(yīng)進(jìn)行附加質(zhì)量、附）在基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定后，如有必要，還應(yīng)進(jìn)行附加質(zhì)量、附加剛度及附加阻尼的

5、設(shè)計(jì)優(yōu)選，或附加其它類型的振動(dòng)控制措施加剛度及附加阻尼的設(shè)計(jì)優(yōu)選，或附加其它類型的振動(dòng)控制措施結(jié)構(gòu)修改結(jié)構(gòu)修改結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)靈敏度分析靈敏度分析 靈敏度定義靈敏度定義 是指結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性和動(dòng)力響應(yīng)因結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變而是指結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性和動(dòng)力響應(yīng)因結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變而變化的程度。即結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性對(duì)結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)參數(shù)的靈敏度。變化的程度。即結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性對(duì)結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)參數(shù)的靈敏度。結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)的提法結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)的提法 在確定了可設(shè)計(jì)參數(shù)后，如何在滿足設(shè)計(jì)參數(shù)的約束條件下，設(shè)計(jì)在確定了可設(shè)計(jì)參數(shù)后，如何在滿足設(shè)計(jì)參數(shù)的約束條件下，設(shè)計(jì)得到最佳的參數(shù)，獲得最好的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)性能，實(shí)際上是一

6、個(gè)數(shù)學(xué)得到最佳的參數(shù)，獲得最好的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)性能，實(shí)際上是一個(gè)數(shù)學(xué)上的約束優(yōu)化問題，也就是所謂的上的約束優(yōu)化問題，也就是所謂的“結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)”。 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究，針對(duì)不同的動(dòng)力學(xué)指標(biāo)，提出了各種結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究，針對(duì)不同的動(dòng)力學(xué)指標(biāo)，提出了各種各樣的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析方法。這里主要介紹多頻優(yōu)化的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)各樣的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析方法。這里主要介紹多頻優(yōu)化的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)方法以及頻響優(yōu)化的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)方法。計(jì)方法以及頻響優(yōu)化的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)方法。 實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法實(shí)施過程動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法實(shí)施過程 . 目標(biāo)函數(shù)目標(biāo)函數(shù) 1. 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的頻率特性：結(jié)構(gòu)

7、系統(tǒng)的頻率特性： 為了避免共振，必須使結(jié)構(gòu)的固有頻率為了避免共振，必須使結(jié)構(gòu)的固有頻率 避開激振力的頻率（頻避開激振力的頻率（頻帶帶 ）。特別是對(duì)最低的前幾階頻率。設(shè)結(jié)構(gòu)前）。特別是對(duì)最低的前幾階頻率。設(shè)結(jié)構(gòu)前m階頻率是階頻率是 ，要，要求經(jīng)過動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)后相應(yīng)頻率的目標(biāo)值求經(jīng)過動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)后相應(yīng)頻率的目標(biāo)值是是 ，按其偏差的加權(quán)平方按其偏差的加權(quán)平方和最小來構(gòu)造如下的目標(biāo)函數(shù)：和最小來構(gòu)造如下的目標(biāo)函數(shù)： 為頻率權(quán)函數(shù)。為頻率權(quán)函數(shù)。mi*iiirf)(W)(PJ12i*iiW2.結(jié)構(gòu)的動(dòng)響應(yīng)特性結(jié)構(gòu)的動(dòng)響應(yīng)特性 可以用它的頻率響應(yīng)函數(shù)或脈沖響應(yīng)函數(shù)來表示。由于頻域內(nèi)結(jié)構(gòu)動(dòng)響應(yīng)可以用它的頻率響應(yīng)

8、函數(shù)或脈沖響應(yīng)函數(shù)來表示。由于頻域內(nèi)結(jié)構(gòu)動(dòng)響應(yīng) 通常采用模態(tài)疊加法進(jìn)行計(jì)算，引入模態(tài)頻率響應(yīng)函數(shù)通常采用模態(tài)疊加法進(jìn)行計(jì)算，引入模態(tài)頻率響應(yīng)函數(shù) 后，系統(tǒng)后，系統(tǒng)頻域響應(yīng)為：頻域響應(yīng)為： 為了使結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在一個(gè)給定頻帶為了使結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在一個(gè)給定頻帶 內(nèi)的動(dòng)響應(yīng)幅值小于目標(biāo)值內(nèi)的動(dòng)響應(yīng)幅值小于目標(biāo)值 ，可，可構(gòu)造如下的目標(biāo)函數(shù)：構(gòu)造如下的目標(biāo)函數(shù)： 為響應(yīng)權(quán)函數(shù)。為響應(yīng)權(quán)函數(shù)。 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)就是要上述的目標(biāo)函數(shù)有最小值，即使得：結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)就是要上述的目標(biāo)函數(shù)有最小值，即使得：)(jX )(jiH mijjijfHX1)()()()(hl)(*jXjjjjrrdXXWPJhl2*)()( )()

9、()(jW)(min(rPJ. 約束條件約束條件 動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)過程中，要受到各種條件的制約，構(gòu)成它的約束條件。動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)過程中，要受到各種條件的制約，構(gòu)成它的約束條件。約束條件有兩類：約束條件有兩類： 1. 性能約束性能約束 性能約束是指結(jié)構(gòu)所必須具有的某些性能要求，如在結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)性能約束是指結(jié)構(gòu)所必須具有的某些性能要求，如在結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，仍應(yīng)保證結(jié)構(gòu)有足夠的靜強(qiáng)度，即滿足應(yīng)力約束準(zhǔn)則：計(jì)時(shí)，仍應(yīng)保證結(jié)構(gòu)有足夠的靜強(qiáng)度，即滿足應(yīng)力約束準(zhǔn)則： 以及對(duì)結(jié)構(gòu)重量的要求，特別是對(duì)于航行器，優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果不能以及對(duì)結(jié)構(gòu)重量的要求，特別是對(duì)于航行器，優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果不能降低其航行的性能，就要求結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)

10、后重量不應(yīng)超過重量的允許降低其航行的性能，就要求結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)后重量不應(yīng)超過重量的允許值：值：0)(maxrbPMmPmri0)(2. 邊界約束邊界約束 對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)變化的上、下界進(jìn)行限制，防止在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)不切實(shí)際的量對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)變化的上、下界進(jìn)行限制，防止在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)不切實(shí)際的量值值 帶有約束條件的非線性規(guī)劃問題，稱為約束非線性規(guī)劃。一般約束條件帶有約束條件的非線性規(guī)劃問題，稱為約束非線性規(guī)劃。一般約束條件可以有等式約束和不等式約束兩種：可以有等式約束和不等式約束兩種：)()(UrrLrPPP), 2, 1(0)(), 2 , 1(0)(QqqiPhqiPgriri.設(shè)計(jì)變量設(shè)計(jì)變量有限元?jiǎng)恿W(xué)模型

11、，是參數(shù)模型（剛度參數(shù)、質(zhì)量參數(shù)和阻尼參數(shù)），有限元?jiǎng)恿W(xué)模型，是參數(shù)模型（剛度參數(shù)、質(zhì)量參數(shù)和阻尼參數(shù)），而這些參數(shù)從物理上講，又是通過結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)、材料參數(shù)等所而這些參數(shù)從物理上講，又是通過結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)、材料參數(shù)等所構(gòu)成。而這些參數(shù)在設(shè)計(jì)中，有些是不能修改的，有些是可以修改的。構(gòu)成。而這些參數(shù)在設(shè)計(jì)中，有些是不能修改的，有些是可以修改的。那些可以修改的參數(shù)稱為那些可以修改的參數(shù)稱為設(shè)計(jì)變量設(shè)計(jì)變量。在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)變量越少，設(shè)計(jì)效率就越高。因此刪除一些次要的在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)變量越少，設(shè)計(jì)效率就越高。因此刪除一些次要的設(shè)計(jì)變量是有益的，這一工作通常是通過靈敏度分析來對(duì)設(shè)計(jì)變量進(jìn)行設(shè)計(jì)

12、變量是有益的，這一工作通常是通過靈敏度分析來對(duì)設(shè)計(jì)變量進(jìn)行取舍。顯然應(yīng)該取那些靈敏度大的設(shè)計(jì)變量參與設(shè)計(jì)。取舍。顯然應(yīng)該取那些靈敏度大的設(shè)計(jì)變量參與設(shè)計(jì)。.可行域可行域 既滿足等式約束又滿足不等式約束的設(shè)計(jì)變量稱之為可行點(diǎn)，可行既滿足等式約束又滿足不等式約束的設(shè)計(jì)變量稱之為可行點(diǎn)，可行 點(diǎn)的集合稱為可行域。點(diǎn)的集合稱為可行域。.最優(yōu)解最優(yōu)解 從上述看到，結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)的非線性規(guī)劃問題，它的數(shù)學(xué)描述為：從上述看到，結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)的非線性規(guī)劃問題，它的數(shù)學(xué)描述為： 滿足上述條件的設(shè)計(jì)變量稱為最優(yōu)點(diǎn)。對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值稱為最優(yōu)滿足上述條件的設(shè)計(jì)變量稱為最優(yōu)點(diǎn)。對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值稱為最優(yōu)值。最優(yōu)點(diǎn)與最優(yōu)值

13、構(gòu)成最優(yōu)解。由于非線性規(guī)劃往往不止只有一值。最優(yōu)點(diǎn)與最優(yōu)值構(gòu)成最優(yōu)解。由于非線性規(guī)劃往往不止只有一個(gè)極值解，于是往往它給出的是局部最優(yōu)解，即設(shè)計(jì)變量可行域內(nèi)個(gè)極值解，于是往往它給出的是局部最優(yōu)解，即設(shè)計(jì)變量可行域內(nèi)的一個(gè)局部極小值。的一個(gè)局部極小值。), 2, 1(0)(), 2 , 1(0)(.)(minQqqiPhqiPgtsPJririr. 優(yōu)化方法優(yōu)化方法1.無約束極小化方法無約束極小化方法2.約束非線性規(guī)劃方法約束非線性規(guī)劃方法 都已有比較成熟的軟件來實(shí)現(xiàn)，有興趣的也可以參考各種關(guān)于優(yōu)都已有比較成熟的軟件來實(shí)現(xiàn)，有興趣的也可以參考各種關(guān)于優(yōu) 化的數(shù)學(xué)專著化的數(shù)學(xué)專著。結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè)

14、計(jì)實(shí)例結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例精梳機(jī)齒輪箱體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)精梳機(jī)齒輪箱體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)測(cè)試與分析表明精梳機(jī)的齒輪箱為整機(jī)的主要振動(dòng)和噪聲源測(cè)試與分析表明精梳機(jī)的齒輪箱為整機(jī)的主要振動(dòng)和噪聲源. 通過精梳機(jī)齒輪箱結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型動(dòng)態(tài)仿真對(duì)比分析通過精梳機(jī)齒輪箱結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型動(dòng)態(tài)仿真對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)主要振發(fā)現(xiàn)主要振動(dòng)和噪聲是由于齒輪箱體結(jié)構(gòu)構(gòu)成不合理動(dòng)和噪聲是由于齒輪箱體結(jié)構(gòu)構(gòu)成不合理,導(dǎo)致在箱體在動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)導(dǎo)致在箱體在動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力作用下激發(fā)出較大的振動(dòng)和共振噪音力作用下激發(fā)出較大的振動(dòng)和共振噪音.由此對(duì)齒輪箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)動(dòng)態(tài)靈敏度分析由此對(duì)齒輪箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)動(dòng)態(tài)靈敏度分析,以箱體前以箱體前

15、4階固有頻率的加權(quán)和作為評(píng)價(jià)各參數(shù)對(duì)頻率影響的標(biāo)準(zhǔn)階固有頻率的加權(quán)和作為評(píng)價(jià)各參數(shù)對(duì)頻率影響的標(biāo)準(zhǔn),對(duì)齒輪箱體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了以第對(duì)齒輪箱體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了以第1階頻率提升最大化為目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)階頻率提升最大化為目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì),根根據(jù)優(yōu)化建立了新的齒輪箱體結(jié)構(gòu)據(jù)優(yōu)化建立了新的齒輪箱體結(jié)構(gòu),新結(jié)構(gòu)在同樣工況下具有更好的抗新結(jié)構(gòu)在同樣工況下具有更好的抗振和低噪聲輻射性能振和低噪聲輻射性能.。以箱體的前以箱體的前4階固有頻率為目標(biāo)函數(shù)階固有頻率為目標(biāo)函數(shù),箱體壁板的厚度與筋板間距、厚箱體壁板的厚度與筋板間距、厚度為設(shè)計(jì)變量的方法度為設(shè)計(jì)變量的方法.在箱體重量基本不變的條件下在箱體重量基本不變的條件下,計(jì)算出各參

16、數(shù)對(duì)計(jì)算出各參數(shù)對(duì)頻率變化的敏感度頻率變化的敏感度,及多尺寸因素組合下能達(dá)到的最優(yōu)頻率最大值及多尺寸因素組合下能達(dá)到的最優(yōu)頻率最大值最優(yōu)解數(shù)學(xué)描述最優(yōu)解數(shù)學(xué)描述:式中式中, 分別為第分別為第14階固有頻率的加權(quán)系數(shù)階固有頻率的加權(quán)系數(shù),分別取分別取10312044332211,2010,. .)(41max),(dDdtTttTtmmsmmWWtsffffdtFududi0.10.20.30.44321，以第以第1階頻率提升最大化為目標(biāo)進(jìn)行頻率優(yōu)化階頻率提升最大化為目標(biāo)進(jìn)行頻率優(yōu)化,定義約束為質(zhì)量定義約束為質(zhì)量WW0,W0=526kg,設(shè)計(jì)變量為橫跨距設(shè)計(jì)變量為橫跨距T1(155T1165),

17、迭代迭代4次后得次后得T1=159724mm.優(yōu)化結(jié)果如下表所示優(yōu)化結(jié)果如下表所示. 從表中可以看出前從表中可以看出前4階頻率都有很大的提高階頻率都有很大的提高,特別是第特別是第1階提高較大階提高較大,避開了精梳機(jī)的避開了精梳機(jī)的3種種 工作轉(zhuǎn)速的回轉(zhuǎn)頻率工作轉(zhuǎn)速的回轉(zhuǎn)頻率,因此齒輪箱的動(dòng)態(tài)性能有較大的改善。因此齒輪箱的動(dòng)態(tài)性能有較大的改善。 優(yōu)化結(jié)果（箱體優(yōu)化前后優(yōu)化結(jié)果（箱體優(yōu)化前后4階固有頻率對(duì)比階固有頻率對(duì)比Hz） 箱體箱體 第第1階階 第第2階階 第第3階階 第第4階階 優(yōu)化前優(yōu)化前 4871 18601 25419 34055 優(yōu)化后優(yōu)化后 6348 20740 28130 353

18、01 提高提高/% 30328 11501 10667 3659 響應(yīng)分析響應(yīng)分析對(duì)前后優(yōu)化前后兩種箱體做了諧響應(yīng)分析對(duì)比對(duì)前后優(yōu)化前后兩種箱體做了諧響應(yīng)分析對(duì)比,比較動(dòng)態(tài)測(cè)試時(shí)測(cè)點(diǎn)比較動(dòng)態(tài)測(cè)試時(shí)測(cè)點(diǎn)1處處的軸向位移情況的軸向位移情況,計(jì)算結(jié)果如圖所示計(jì)算結(jié)果如圖所示.從計(jì)算結(jié)果來看從計(jì)算結(jié)果來看,改進(jìn)后箱體上測(cè)點(diǎn)改進(jìn)后箱體上測(cè)點(diǎn)1處的軸向位移明顯減小處的軸向位移明顯減小,結(jié)構(gòu)的剛度有較大的改善結(jié)構(gòu)的剛度有較大的改善.。通過上面結(jié)構(gòu)靈敏。通過上面結(jié)構(gòu)靈敏度分析度分析,可知結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能的影響較大可知結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能的影響較大.設(shè)計(jì)中先進(jìn)行設(shè)計(jì)中先進(jìn)行靈敏度分析再優(yōu)化設(shè)

19、計(jì)的方法靈敏度分析再優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法,可以使結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性能得到很大改善。可以使結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性能得到很大改善。后箱體上測(cè)點(diǎn)1處的軸向位移圖實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析：模態(tài)試驗(yàn)的基本假設(shè)1，振動(dòng)系統(tǒng)是線性的，滿足疊加原理：任何輸入組合引起的輸出等于各自輸出的組合。在模態(tài)試驗(yàn)中首先檢查結(jié)構(gòu)的線性2，振動(dòng)系統(tǒng)是時(shí)不變的：結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性不隨時(shí)間變化的3，可觀測(cè)性假設(shè)：系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性所需要的全部數(shù)據(jù)都是可以測(cè)量的4，振動(dòng)系統(tǒng)遵從互易性原理：在A點(diǎn)的輸入所引起B(yǎng)的響應(yīng)，等于B點(diǎn)的相同輸入所引起的A的響應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析第一個(gè)假設(shè)可以通過調(diào)節(jié)力幅比較頻響曲線第二個(gè)假設(shè)考慮激振與傳感器附加質(zhì)量對(duì)系統(tǒng)頻響函數(shù)影響第三個(gè)假設(shè)是對(duì)響應(yīng)測(cè)點(diǎn)布

20、置的數(shù)量第四個(gè)假設(shè)是測(cè)量頻響函數(shù)的對(duì)比（A/B）（B/A）實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析模態(tài)試驗(yàn)的基本過程建模頻響設(shè)別驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析頻響函數(shù)的定義H1 H2 Hv 頻響函數(shù)原始定義H1是輸出響應(yīng)(如位移)頻譜除以輸入力頻譜H1() = X() / F(),它不能用平均減少噪聲,改為 H2() = X()F()* / F()F()*= Pxf / Pff Hv() = X()X()* / F()X()*= Pxx / Pfx實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的實(shí)現(xiàn)方法及應(yīng)用場(chǎng)合實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的實(shí)現(xiàn)方法及應(yīng)用場(chǎng)合不測(cè)力法適用于橋梁及大型建筑、運(yùn)行狀態(tài)的機(jī)械設(shè)備、不易實(shí)現(xiàn)人工激勵(lì)結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析；單點(diǎn)拾振法和單點(diǎn)激勵(lì)法適用于

21、中小型結(jié)構(gòu)及大型結(jié)構(gòu)縮比模型的實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析；單點(diǎn)激勵(lì)多點(diǎn)響應(yīng)法(SIMO)適用于中小型結(jié)構(gòu)及大型結(jié)構(gòu)縮比模型的精確實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析；多點(diǎn)激勵(lì)多點(diǎn)響應(yīng)法(MIMO)適用于要求先激出純模態(tài)再求模態(tài)參數(shù)的結(jié)構(gòu)，若多次改變激振器的位置，則可激出一個(gè)固頻多個(gè)模態(tài)。實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的實(shí)現(xiàn)方法及應(yīng)用場(chǎng)合實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的實(shí)現(xiàn)方法及應(yīng)用場(chǎng)合 不測(cè)力法不測(cè)力法( (環(huán)境激勵(lì)環(huán)境激勵(lì)) )實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析系統(tǒng) 不測(cè)力法實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析（OMA）可用于對(duì)橋梁及大型建筑、運(yùn)行狀態(tài)的機(jī)械設(shè)備或不易實(shí)現(xiàn)人工激勵(lì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)特性的動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)。僅利用實(shí)測(cè)的時(shí)域響應(yīng)數(shù)據(jù)，通過一定的系統(tǒng)建模和曲線擬合的方法識(shí)別結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)。橋梁及

22、大型建筑、運(yùn)行狀態(tài)下的機(jī)械設(shè)備等不易實(shí)現(xiàn)人工激勵(lì)的結(jié)構(gòu)均可采用不測(cè)力法來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析。錘擊激勵(lì)法實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析系統(tǒng)錘擊激勵(lì)法實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析系統(tǒng) 對(duì)被測(cè)結(jié)構(gòu)用帶力傳感器的力錘施加一個(gè)已知的輸入力，測(cè)量結(jié)構(gòu)各點(diǎn)的響應(yīng)，利用軟件的頻響函數(shù)分析模塊計(jì)算得到頻響函數(shù)，通過一定的模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法得到結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)。錘擊激勵(lì)法實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析可分為單點(diǎn)激勵(lì)法和單點(diǎn)拾振法。FrequencyDistanceAmplitudeBeam一階模態(tài)二階模態(tài)三階模態(tài)ForceForceForceForceForceForceForceForceForceForceForceFrequency Domain ViewForc

23、eModal Domain ViewAcceleration 它是最簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析方法，只需要兩通道數(shù)據(jù)采集（一通道測(cè)力，一通道測(cè)響應(yīng)）。單點(diǎn)拾振法測(cè)量的是頻響函數(shù)矩陣的任意一行，試驗(yàn)時(shí)將響應(yīng)傳感器固定在一個(gè)振動(dòng)較大的測(cè)量點(diǎn)上(避開節(jié)點(diǎn))，分別對(duì)其余各測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行激勵(lì)，采集激勵(lì)力和響應(yīng)振動(dòng)信號(hào)，得到頻響函數(shù)矩陣的一行，來完成對(duì)構(gòu)件的模態(tài)參數(shù)識(shí)別。單點(diǎn)激勵(lì)法可應(yīng)用于中小型結(jié)構(gòu)及大型結(jié)構(gòu)縮比模型的實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析。特別是小型結(jié)構(gòu)的試件,因?yàn)橹挥昧艘粋€(gè)傳感器，減少了傳感器的附加質(zhì)量對(duì)結(jié)構(gòu)特性的影響。單點(diǎn)拾振法單點(diǎn)拾振法 單點(diǎn)激勵(lì)法基本原理與單點(diǎn)拾振法類似，只是實(shí)驗(yàn)時(shí)激勵(lì)點(diǎn)是固定的，而移動(dòng)的是傳感器，且

24、可以同時(shí)測(cè)試多個(gè)點(diǎn)的響應(yīng)。也就是一點(diǎn)激勵(lì)，多個(gè)測(cè)點(diǎn)同時(shí)測(cè)量振動(dòng)的響應(yīng)數(shù)據(jù)，提高了測(cè)試效率。廣泛應(yīng)用于中型結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析。由于同時(shí)測(cè)量多個(gè)點(diǎn)的響應(yīng)數(shù)據(jù)，傳感器的附加質(zhì)量較大，建議選用質(zhì)量較小的傳感器，以免傳感器的附加質(zhì)量對(duì)結(jié)構(gòu)特性的影響。通過數(shù)據(jù)采集與分析軟件得到頻響函數(shù)矩陣的一列，可完成構(gòu)件的模態(tài)參數(shù)識(shí)別。單單點(diǎn)點(diǎn)激激勵(lì)勵(lì)法法 激振器激勵(lì)法實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析系統(tǒng)是先進(jìn)的模態(tài)實(shí)驗(yàn)解決方案，支持單個(gè)或多個(gè)激振器對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行激勵(lì)。通過多個(gè)振動(dòng)傳感器測(cè)量各點(diǎn)的響應(yīng)輸出，得到相應(yīng)的頻響函數(shù)。通過一定的模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法來得到結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)。激振器激勵(lì)法模態(tài)實(shí)驗(yàn)一般可分為單點(diǎn)激勵(lì)多點(diǎn)響應(yīng)法(SIMO)和多點(diǎn)激勵(lì)多點(diǎn)響應(yīng)法（MIMO）。激振器激勵(lì)法實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析系統(tǒng)激振器激勵(lì)法實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析系統(tǒng) 激振器法模態(tài)實(shí)驗(yàn)的分析方法可以