模态分析实验指导书1
机械结构实验模态分析实验报告书
《机械结构实验模态分析》实验报告机械结构实验模态分析实验报告、实验目的和意义模态分析技术是近年来在国内外得到迅速发展的一门新兴科学技术，广泛应用于航空、航天、 机械制造、建筑、汽车等许多领域，在识别系统的动力学参数、动态优化设计、设备故障诊断等 许多方面发挥了日益重要的作用。
本实验采用 CCDS-1模态分析微机系统，对图 1所示的框架结构进行分析。
通过该实验达到如下目的：图2测量及数据处理系统框图三、实验模态分析的基本原理对于一个机构系统，其动态特性可用系统的固有频率、阻尼和振型来描述，与模态质量和模18 113 17 113 16 11315115 22 1152021 20/T 192013129090 / 115• 11/ "■ 11531 902 902020 90 90 104 11351136113图1框架结构图详细了解CCDAS-1模态分析微机系统，并熟练掌握使用本系统的全过程，包括 了解测量点和激振点的选择。
了解模态分析实验采用的仪器，实验的连接、安装和调整。
1、 激励振时各测点力信号和响应信号的测量及利用这些测量信号求取传递函数， 函数精度的因素。
2、 SSDAS-1系统由各测点识别出系统的模态参数的步骤。
3、 动画显示。
4、 灵敏度分析及含义。
通过CCDAS-1模态分析的全部过程及有关学习，能祥述实验模态的一般步骤。
通过实验和分析，大大提高综合分析能力和动手能力。
CCDAS-1系统模态分析的优缺点讨论并提出改进实验的意见。
二、测试及数据处理框图并分析影响传递态刚度一起通称为机械系统的模态参数。
模态参数既可以用有限元的方法对结构进行简化得到， 也可以通过激振实验对采集的振动数据进行处理识别得到。
通过实验数据求取模态参数的方法就 是实验模态分析。
只要保证测试仪器的精度、实验条件和数据分析处理的精度就能获得高质量的 模态参数。
一个线性系统，若在某一点j 施加激振力F j ，系统各点的振动响应为X i i =1,2,..., n ，系统任意两点的传递函数 0之间的关系可用矩阵表示如下:九hi2…h n'0、 X2佝） h21 02 …dnF3> =J・ • • -1 : ::丨 (1)m h.2 …An 工1 0 J可记为：=[H]T /[H]称为传递函数矩阵。
模态分析实验报告
篇一：模态分析实验报告模态分析实验报告姓名：学号：任课教师：实验时间：指导老师：实验地点：实验1传递函数的测量一、实验内容用锤击激振法测量传递函数。
二、实验目的1) 掌握锤击激振法测量传递函数的方法；2) 测量激励力和加速度响应的时间记录曲线、力的自功率谱和传递函数； 3) 分析传递函数的各种显示形式（实部、虚部、幅值、对数、相位）及相干函数；4) 比较原点传递函数和跨点传递函数的特征； 5) 考察激励点和响应点互换对传递函数的影响； 6) 比较不同材料的力锤锤帽对激励信号的影响；三、实验仪器和测试系统 1、实验仪器主要用到的实验仪器有：冲击力锤、加速度传感器，lms lms-scadas ⅲ测试系统，具体型号和参数见表1-1。
仪器名称型号序列号 3164灵敏度2.25 mv/n 100 mv/g备注比利时丹麦 b&k数据采集和分析系统 lms-scadas ⅲ2302-10 力锤加速度传感器表1-1 实验仪器2 、测试系统利用试验测量的激励信号(力锤激励信号)和响应的时间历程信号，运用数字信号处理技术获得频率响应函数(frequency response function, frf)，得到系统的非参数模型。
然后利用参数识别方法得到系统的模态参数。
测试系统主要完成力锤激励信号及各点响应信号时间历程的同步采集，完成数字信号的处理和参数的识别。
测量分析系统的框图如图1-1所示。
测量系统由振动加速度传感器、力锤和比利时lms公司scadas采集前端及modal impact测量分析软件组成。
力锤及加速度传感器通过信号线与scadas采集前端相连，振动传感器及力锤为icp型传感器，需要scadas采集前端对其供电。
scadas采集相应的信号和进行信号处理(如抗混滤波，a/d转换等)，所测信号通过电缆与电脑完成数据通讯。
图1-1 测试分析系统框图四、实验数据采集 1、振动测试实验台架实验测量的是一段轴，在轴上安装了3个加速度传感器，如图1-2所示，轴由四根弹簧悬挂起来，使得整个测试统的频率很低，基本上不会影响到最终的测试结果。
实验模态分析
n
i2 2 j2ni
A N i A N T i
频率响应函数矩阵为（复模态理论）
H( )
r 1
n
T ψ r ψ r (
ar ( j pr )
a ( j p )
r
ψ ψ
r
T r r
)
频响函数与模态参数
频响函数矩阵中的任一行为：
激励点避免处于所测量任一阶模态的节 点上，否者所测量信息中将会漏掉该阶 模态
多通道输入更好的把输入能量分配到整 个试件上（对大型试件尤为重要），并 最大限度的减少因激励点刚好选在某阶 模态节点上而漏掉该阶模态
确信各个方向的模态都能激励出来，激 励方向应该涵盖各个方向；
响应点
响应 数目 响应 位置 响应 分布
激励方法
激励方法
力锤
优点： 设置简单，不会影 响试件动态特性； 缺点： 能量集中在短时间 内，容易引起过载和非 线性问题，数据一致性 不易保证；
激振器
优点： 可以采用多种多样 的激励信号，数据一致 性好； 缺点： 设置麻烦，并且存 在附加质量影响问题( 特别是对轻型试件)；
激励
激励 位置 激励 数目 激励 方向
频响函数与模态参数
频响函数矩阵中的任一列为：
H1 j 1r H N jr 2j 2r 2 r 1 k r mr jcr Nr H Nj
可见，任一列都包含所有模态参数，而该行的第r阶模 态的频响函数值之比值，即为第r阶模态振型 力锤固定，各点拾振，其实质就是测量一列频响函数， 从而进行模态参数识别。
展开为：
2 2 ( r )0 r 1 2
模态试验分析流程与详细方法
模态试验分析方法简介1 试验模态分析的基本步骤试验模态分析一般分为如下的四个步骤：第一步：建立测试系统所谓建立测试系统就是确定实验对象，选择激振方式，选择力传感器和响应传感器，并对整个测试系统进行校准。
第二步：测量被测系统的响应数据这是试验模态的关键一步，所测量得到的数据的准确性和可靠性直接影响到模态试验的结果。
在某一激振力的作用下被测系统一旦被激振起来，就可以通过测试仪器测量得到激振力或响应的时域信号，通过输血手段将其转化为频域信号，就可以得到系统频响函数的平均估计，在某些情况下不要求计算频响函数，只需要时间历程就可以了。
第三步：进行模态参数估计即利用测量得到的频响函数或时间历程来估计模态参数，包括：固有频率，模态振型，模态阻尼，模态刚度和模态质量等。
第四步：模态模型验证它是对第三步模态参数估计所得结果的正确性进行检验，它是对模态试验成果评定以及进一步对被测系统进行动力学分析的必要过程。
以上的每个步骤都是试验模态中必不可少的组成部分，其具体的介绍如下：2、建立测试系统建立测试系统是模态试验的前期准备过程，它主要包括：被测对象的理论分析和计算，测试方案的确定（包括激振方式的确定，传感器的选择，数据采集分析仪器的选择等），按照方案要求安装和调试，测试系统的校准等工作。
接下来对激振方式，传感器的选择和数据采集仪器的选择的具体介绍如下：2.1激振方式的确定：激振方式有很多种，主要分为天然振源激振和人工振源激振。
天然振源包括地震，地脉动，风振，海浪等；其中地脉动常被使用于大型结构的激励，其特点是频带很宽，包含了各种频率的成分，但是随机性很大，采样时间要求较长，人工振源包括起振机，激振器，地震模拟台，车辆振动，爆破，张拉释放，机械振动，人体晃动和打桩等。
其中爆破和张拉释放这两种方法应用较为广泛。
在工程实际中应当根据被测对象的特点，选取适当的激振方式。
2.2传感器的选择：传感器是测试系统的一次仪表，它的可靠性，精确度等参数指标直接影响到系统的质量。
白车身模态分析作业指导书(修改)
文件编号： YJY·P ·0020·A1-2004 文件名称：白车身模态分析作业指导书编制：日期：审核：日期：批准：日期：发布日期：年月日实施日期：年月日前言为使本公司白车身模态分析规范化，参考国内外白车身模态分析的技术，结合本公司已经开发车型的经验，编制本分析作业指导书。
意在对本公司分析人员在做白车身模态分析的过程中起指导作用，让不熟悉或者不太熟悉该分析的员工有所依据，提高工作效率和精度。
本作业指导书将在本公司所有白车身模态分析中贯彻，并将在实践中进一步提高完善。
内容包括：前处理模型；分析软件的使用；工程载荷及求解的设置；分析结果后处理和评价标准等。
本标准于2004年9月起实施。
本标准由上海同济同捷科技股份有限公司技术总监室提出。
本标准由上海同济同捷科技股份有限公司技术总监室负责归口管理。
本标准主要起草人：谢颖、邓文彬白车身模态分析流程1、适用范围任何车型的白车身。
2、分析的目标及意义本分析旨在分析白车身的振动固有频率和振型，得到的数据可为车身结构设计和振动噪声分析提供参考。
3、前处理建模3.1白车身模型（只包括焊接总成，不包括门、玻璃、内饰等螺栓紧固件），焊点用RBE2(6个自由度)模拟，焊点布置应符合实际情况，边界条件为自由。
3.2 网格大小和注意事项如下。
3.2.1建模标准（所有项均在HYPERMESH中检测）表1在网格划分之前，一定要充分考虑该零件与其它零部件之间的连接关系。
3.2.2在hypermesh中注意事项：3.2.2.1 单元网格总体要求：连续、均匀、美观，过渡平缓。
3.2.2.2 对于倒角，倒角两端点距离小于5mm时可删去（命令：geom\distance）。
当倒角两端点距离大于5mm时，测一下倒角的弧长(命令：geom\length)，如弧长小于10mm时划分一个单元，大于10mm，划分两排单元，如难以满足单元长度要求，可将倒角的一边toggle掉。
试验模态分析流程
试验模态分析流程（中英文实用版）Title: Experimental Modal Analysis ProcessTitle: 试验模态分析流程Section 1: IntroductionSection 1: 引言In order to understand the dynamic behavior of structures, experimental modal analysis is conducted.This process involves the identification of the natural frequencies, mode shapes, and damping ratios of a structure.为了了解结构的动态行为，需要进行试验模态分析。
这个过程包括识别结构的固有频率、模态形状和阻尼比。
Section 2: PreparationSection 2: 准备Before starting the analysis, it is important to prepare the test structure and the equipment.This includes securing the structure, setting up data acquisition systems, and ensuring that all sensors are properly calibrated.在开始分析之前，准备好测试结构和设备非常重要。
这包括固定结构，设置数据采集系统，并确保所有传感器已正确校准。
Section 3: ExcitationSection 3: 激励The structure needs to be excited in order to obtain its dynamic response.This can be done using various methods such as hammer impact, piezoelectric actuators, or forced vibration.为了获得结构的动态响应，需要对结构进行激励。
模态分析实验报告一
实验一用不测力模态分析法测量简支梁的模态参数、实验目的（1）学习不测力实验模态分析方法的原理（2）掌握用不测力模态分析法测量结构固有频率、模态振型、模态阻尼比的方法、实验系统框图三、实验原理所谓不测力法就是在试验过程中不需要测量激励力的方法。
工程中的的大量结构和机器都是很难人工施加激励力的。
其结构的响应主要由环境激励引起的，而这些环境激励是既不可控又难以测量的。
不测力法只能利用系统的响应数据对固有频率、模态振型、模态阻尼或阻尼比这几个模态参数进行估计，而这几个模态参数已经能够满足绝大多数工程中结果动力特性分析的要求。
不测力法模态软件利用测量得到相应的自功率谱、互功率谱、传递率和相干函数进行模态参数估计。
前述的运行模态分析法（OMA属于不测力模态分析法。
不测力法也可分为解析法和图解法两种类型。
使用范围与测力法一致。
图解法也可选用自互功率谱综合法或传递函数法，解析法可选用随机子空间法（SSI）。
四、实验步骤简支梁的几何尺寸为：长（x向）625mm宽（y向）50mm使用不测力法做其z方向的的振动模态，实验过程如下。
1. 测点的确定可以将简支梁分出八等分，即九个结点，去掉两端的两个节点以及2号节点，共选取6个测点，如图所示。
实验时，将传感器放置于每一个等分点处。
2. 连接仪器将两个测量用的加速度传感器分别接入采集器的的通道1和通道23. 测量设置打开仪器电源，启动分析软件，选择频谱分析模式。
新建4个窗口，分别显示通道1和通道2的时间波形以及通道1和通道2的平均谱，平衡清零后，即可开始采样。
4. 参数设置（1）系统参数设置：采样频率：2kH z;采样方式：连续；触发方式：自由采集；平均方式：线性平均；平均次数：100次；时域点数：2048点；窗类型：海宁窗•(2)通道参数设置：参考通道：通道1。
工程单位和灵敏度：参考实验十。
本实验中，两个传感器的灵敏度必须设置正确。
模态参数：编写测点号和方向。
实验时，将其中一个传感器放置在参考点处，并在整个测试过程中该传感器位置不变，其通道的“几何参数(模态参数)”栏中“参考标识”打“V”，其余通道的“参考标识”打“X”；移动另外一个传感器进行测量，在每一批次的测试过程结束之后，都要对通道2的测点编号进行设置，具体做法与测力模态分法相似。
白车身模态分析流程、建模指导书及标准
Hex mesh
Tet mesh example:
Free edge display
Free edge display* after
before equivalencing equivalencing
Solid line indicates only one tet
网格划分Advanced Surface Mesher
➢ Benefits
➢ Drastically reduce analysis modeling time
➢ the same part can now be meshed in less than a minute ➢ originally, it would take at least 30 minutes
Company Confidential
User Scenario 1
➢Pseudo surface cleanup
➢Create congruent meshes (based on user defined tolerance)
➢ Select initial tri-mesh ➢ Set tolerance to .1
DISTORTION CHECK OF HEX ELEMENTS
Object: The Test Option
gives an
overview for the current group
Company Confidential
TYPICAL VERIFY FORM
Aspect
Company Confidential
Company Confidential
焊点的连接方式
模态分析实验指导书
模态分析实验指导书◆问题描述：这是一个飞机机翼的简单模态分析。
机翼的截面是由直线和样条曲线定义的。
机翼的一端固定在机身上，另一端自由。
问题的目标就是求解机翼的固有频率和振动模态。
机翼的尺寸参数如上图所示。
机翼材料为低密度聚乙烯，弹性模量38x103 psi，泊松比0.3，密度8.3E-5 lb f-sec2/in4。
◆几何建模：第一步：读入几何模型1.Utility Menu> File> Read Input from ...2.File name: wing.inp\Program Files\Ansys Inc\V90\ANSYS\data\models\wing.inp3.[OK]◆定义材料：第二步：设置分析类型1.Main Menu> Preferences2.(select) “Structural”3.[OK]第三步：定义材料特性参数1.Main Menu> Preprocessor> Material Props> Material Models2.(double click) “Structural”, then “Linear”, then “Elastic”,then “Isotropic”3.“EX” = 380004.“PRXY” = 0.35.[OK]6.(double click) “Density”7.“DENS” = 8.3e-58.[OK]9.Material> Exit划分网格：第四步：定义单元类型1.Main Menu> Preprocessor> Element Type> Add/Edit/Delete2.[Add...]3.“Structural Solid” (left column)4.“Quad 4node 42” (right column)5.[Apply] to choose the Quad 4 node (PLANE42)6.“Structural Solid” (left column)7.“Brick 8node 45” (right column)8.[OK] to choose the Brick 8 node (SOLID45)9.[Close]10.Toolbar: SAVE_DB第五步：划分网格1.Main Menu> Preprocessor> Meshing> Mesh Tool2.“Size Controls Global” = [Set]3.“Element edge length” = 0.254.[OK]5.[Mesh]6.[Pick All]7.[Close] Warning.8.[Close] Meshtool9.Toolbar: SAVE_DB第六步：拉伸出划分网格后的实体1.Main Menu> Preprocessor> Modeling> Operate> Extrude> Elem Ext Opts2.(drop down) “Element type number” = 2 SOLID453.“No. Elem divs” = 104.[OK]5.Main Menu> Preprocessor> Modeling> Operate> Extrude> Areas> By XYZOffset6.[Pick All]7.“Offsets for extrusion” = 0, 0, 108.[OK]9.[Close] Warning.10.Utility Menu> PlotCtrls> Pan, Zoom, Rotate11.[Iso]12.[Close]13.Toolbar: SAVE_DB施加载荷：第七步：不选择二维单元1.Utility Menu> Select> Entities2.(first drop down) “Elements”3.(second drop down) “By Attributes”4.(check) “Elem type num”5.“Min,Max,Inc” = 16.(check) “Unselect”7.[Apply]第八步：给模型施加约束1.(first drop down) “Nodes”2.(second drop down) “By Location”3.(check) “Z coordinates”4.“Min,Max” = 05.(chec k) “From Full”6.[Apply]7.Main Menu> Preprocessor> Loads> Define Loads> Apply> Structural>Displacement> On Nodes8.[Pick All] to pick all selected nodes.9.“DOFs to be constrained” = All DOF10.[OK]11.(second drop down) “By Num/Pick”12.[Sele All] to immediately select all nodes from entire database.13.[Cancel] to close dialog box.14.Toolbar: SAVE_DB◆求解：第九步：设定分析类型和选项1.Main Menu> Solution> Analysis Type> New Analysis2.(check) “Modal”3.[OK]4.Main Menu> Solution> Analysis Type> Analysis Options5.(check) “Block Lanczos” (Block Lanczos 是默认的模态分析求解方法.)6.“No. of modes to extract” = 57.“No. of modes to expand” = 58.[OK]9.[OK] 接收所有其他默认值.10.Toolbar: SAVE_DB第十步：求解1.Main Menu> Solution> Solve> Current LS2.检查一下状态窗口中的信息，然后选择:File> Close (Windows),orClose (X11 / Motif),关闭窗口.3.[OK] 初始化求解.4.[Yes]5.[Yes]6.[Close]求解结束.◆查看结果：第十一步：列出固有频率1.Main Menu> General Postproc> Results Summary2.[Close]第十二步：动画显示振动模态1.Main Menu> General Postproc> Read Results> First Set2.Utility Menu> PlotCtrls> Animate> Mode Shape3.[OK]一阶振型如下图所示:4.调整动画控制器中的参数设置，然后close。
模态参数(频率、阻尼比、振型)作业指导书
17.3 模态参数（频率、振型、阻尼比）作业指导书1 目的测试桥梁的模态参数，了解桥梁的自振特性。
2 适用范围适用于桥梁或结构构件的模态参数测试及分析。
3 试验准备3.1 仪器、设备、材料3.2 资料①、桥梁或结构构件拾振器测点布置图②、相关仪器、软件使用说明书③、原始记录表格（见附表1~2）④、仪器、设备、材料清单表确认单（见附表3）3.3 检查仪器、设备及软件是否正常运行（见附表4）4 试验流程4.1 测点布置：试验前应对桥梁结构进行有限元分析，计算理论的振型图，根据振型图确定测点布置（测点布置的原则和数量要求见5.1）。
由于试验用的拾振器可能有限，所以应在桥上选择合适的参考点（参考点的选择要求见5.2），分批搬动其他拾振器到所有测点。
4.2 拾振器安装：拾振器安装前，应将测点位置清洁除尘。
安装时，将拾振器通过橡皮泥牢固粘贴在测点位置，保证拾振器和构件能共同移动，同时传感器的主轴方向应与测点主振方向一致。
4.3 仪器连接：仪器连接详见《DH5922N动态信号测试分析系统使用说明书》。
4.4 数据采集：在数据采集之前，应对软件及拾振器各参数进行设置（参数设置要点见5.3）。
仪器参数设置及采集软件的操作详见《DHDAS4.1.3基本分析软件说明书》。
为了消除随机因素影响，应对采集的长样本信号进行能量平均。
对于悬索桥、斜拉桥等自振频率较低的桥型，为保证频率分辨率和提高信嘈比，采集时间不宜小于20分钟，一般采集时间取20~45分钟，对于小跨径桥梁，采集时间可酌情减小。
4.5 数据处理：自振频率：可采用频谱分析法、波形分析法或模态分析法得到桥梁结构自振频率。
阻尼比：采用波形分析法、半功率带宽法或模态分析法得到。
振型参数：采用环境激振等方法进行模态参数识别。
数据后期处理及分析的软件操作详见《DHDAS4.1.3基本分析软件说明书》。
4.6模态参数的评定：1结构的自振最低频率应大于有关标准限值，结构最大振幅应小于相应标准限值。
模态试验方案
模态试验1、试验目的与内容试验目的是对天线模块进行试验模态分析，确定其固有频率、阻尼比和振型。
试验内容是对被测试件施加激振力，同时测定激励与响应信号，对不同测点重复以上过程，得到各测点的频响函数曲线，根据频响函数曲线进行模态参数识别。
2、试验设备振动台系统、加速度传感器、脉冲锤、电荷放大器、同步采集卡、计算机。
3、试验准备1）试件的支撑试中使结构系统处于何种状态，是实验准备工作的一个重要方面。
一种是经常采用的自由状态。
即使实验对象在任一坐标上都不与地面相连接，自由地悬浮在空中。
如放在很软的泡沫塑料上；或用很长的柔索将试件吊起而在水平方向激振，可认为在水平方面处于自由状态。
另一种是地面支承状态，结构上有一点或若干选定点与地面固结。
如果我们关心实际工况支承条件下的模态，这时，可在实际支承条件下进行实验。
本试验中，因为试件安装于振动台上，所以采用地面支撑的方式，为了减少地基的干扰，在振动台四个脚布设橡胶垫。
2）测点的布置试件尺寸为650mm×450mm×70mm（长×宽×高），z方向和x、y方向的尺寸差别较大，所以只在x、y方向布置若干敲击点即可（本例采用多点移步敲击、单点响应方法），敲击点的数目视要得到的模态的阶数而定，敲击点数目要多于所要求的阶数，得出的高阶模态结果才可信。
选取拾振点时要尽量避免使拾振点在模态振型的节点上。
此试验中在x、y方向分别分为13等份和9等份，所以分别布置14个和10个测点。
4、试验系统根据上图搭建试验分析系统。
采集卡分别采集各测点信号并保存信号，对保存的信号进行分析，识别模态参数。
5、试验模态分析系统的软件应用根据试件建立模型，并标出各测点的相对位置。
结构模型建立完毕，进入数据采集模块，信号采集完毕，进入频响函数分析模块。
首先查看采样得到的信号相干性，在信号相干性较好的情况下可进行频响函数分析。
频响函数分析完毕，进入参数识别模块，根据估计得到的频响函数值采用分量分析法识别参数。
试验模态分析实验报告
实验模态分析技术实验报告一、实验内容用锤击激振法测量传递函数，求取驱动桥壳的模态参数。
二、实验目的（1）掌握测量传递函数常用的锤击激振法；（2）测量激振力和加速度响应的时间记录曲线和传递函数；（3）比较原点传递函数和跨点传递函数的特征；（4）识别驱动桥壳的模态参数。
三、实验仪器实验仪器包括力锤、加速度计、电荷放大器、信号采集卡、信号分析记录系统。
其中：（1）力锤用于激励实验对象，本实验使用钢制锤头进行激励；（2）加速度计用于拾取响应信号并转换成为电荷信号；（3）电荷放大器用于将电荷信号放大成电为适合测量的压信号，本实验采用SINOCERA公司生产的YE3822A信号放大器；（4）信号采集卡用于对传感器采集得到的数字信号进行采样，并转化为数字信号，本试样采用DT公司产的DT9837A采集卡；（5）信号分析记录系统包括一台笔记本电脑和相应的应用程序，本实验采用DEWESoft 7.0软件进行振动信号的时间历程测量。
各个仪器与实验对象的安装位置、连接关系如图1所示。
图2~5为实验现场的仪器安装实物图。
力锤加速度计1加速度计2电荷放大器1电荷放大器2电荷放大器3信号采集卡笔记本电脑图1图2图3图4图5四、实验数据采集过程用安装有加速度传感器的力锤敲击实验对象上的某一点。
加速度传感器拾取激励力的信号。
安装在实验对象的某一观测点上的加速度计拾取响应信号，经电荷放大器后输入信号采集系统。
（1）仪器操作要点如下：a)锤子上的加速度传感器信号必须接入信号采集器的第一通道，响应信号依次接入信号采集器的其他通道；b)在信号采集分析系统上设置适当的参数，首先设置采集参数，如实验名（ASCⅡ码）、试验号（数字）、数据路径、结果路径、采样类型（多次触发）、单位类型（可变）、设置工程单位和标定值；c)采样菜单中选用多次触发，设置相应的参数，开始采样。
（2）敲击传感器附近的测点，测量原点传递函数；（3）敲击远离传感器的其他测点，测量跨点传递函数。
白车身模态分析作业指导书
1、适用范围任何车型的白车身。
2、分析的目标及意义本分析旨在分析白车身的振动固有频率和振型，得到的数据可为车身结构设计和振动噪声分析提供参考。
3、前处理建模白车身模型（只包括焊接总成，不包括门、玻璃、内饰等螺栓紧固件），焊点用RBE2(6个自由度)模拟，焊点布置应符合实际情况，边界条件为自由。
网格划分参考网格划分标准。
下图为某白车身有限元模型。
4、分析软件的使用3D工程软件：UG（用于几何面修改和建立，并传送到分析软件）有限元分析软件：HYPERMESH，PATRAN（用于前、后处理）；NASTRAN（用于求解结果）5、分析结果后处理及评价标准通过模态分析求得除刚体模态外的200Hz以下的模态振型。
以目标车的实验和分析结果为目标，主要的几阶整体弯扭模态频率应高于或至少等于目标车相对应的模态频率。
结构的动态响应由外界激励频率和结构本身的固有频率和相应振型决定。
在结构设计时，应考虑这些因素。
第一，尽量提高结构的刚度，以提高前几阶固有频率；第二，结构固有频率应尽量错开载荷激振频率2Hz以上。
微型车的激励一般最主要为路面激励、车轮不平衡激励、发动机的怠速激励。
路面激励一般由道路条件决定，目前高速公路和一般城市较好路面上，此激励力频率多在1-2Hz。
车轮不平衡激振频率取决于汽车的行驶车速。
发动机的怠速激振频率取决于怠速转速和汽缸数。
6、成果提交形式以报告的形式提交。
7、分析注意事项7.1 首次递交NASTRAN求解前，须先检查确认不能有重复单元、自由节点及未赋属性的单元，且MPC连接关系正确。
7.2 首次计算完毕后，导入结果文件检查分析结果，看是否漏焊点，若漏焊处较多，则在结果中可能出现前六阶模态有非零值（前六阶应该为刚体模态，频率值接近零）；如无漏焊，则除去前六阶刚体模态，看剩下的结果。
附图（某白车身模态分析除去刚体模态的前两阶振型）：第7阶振型云图第8阶振型云图。
模态分析实验报告..
模态分析实验报告姓名：学号：任课教师：实验时间：指导老师：实验地点：实验1 传递函数的测量一、实验内容用锤击激振法测量传递函数。
二、实验目的1)掌握锤击激振法测量传递函数的方法；2)测量激励力和加速度响应的时间记录曲线、力的自功率谱和传递函数；3)分析传递函数的各种显示形式（实部、虚部、幅值、对数、相位）及相干函数；4)比较原点传递函数和跨点传递函数的特征；5)考察激励点和响应点互换对传递函数的影响；6)比较不同材料的力锤锤帽对激励信号的影响；三、实验仪器和测试系统1、实验仪器主要用到的实验仪器有：冲击力锤、加速度传感器，LMS LMS-SCADAS Ⅲ测试系统，具体型号和参数见表1-1。
仪器名称型号序列号灵敏度备注数据采集和分析系统LMS-SCADAS Ⅲ比利时力锤2302-10 3164 2.25 mV/N加速度传感器100 mV/g 丹麦B&K表1-1 实验仪器2 、测试系统利用试验测量的激励信号(力锤激励信号)和响应的时间历程信号，运用数字信号处理技术获得频率响应函数(Frequency Response Function, FRF)，得到系统的非参数模型。
然后利用参数识别方法得到系统的模态参数。
测试系统主要完成力锤激励信号及各点响应信号时间历程的同步采集，完成数字信号的处理和参数的识别。
测量分析系统的框图如图1-1所示。
测量系统由振动加速度传感器、力锤和比利时LMS公司SCADAS采集前端及Modal Impact测量分析软件组成。
力锤及加速度传感器通过信号线与SCADAS采集前端相连，振动传感器及力锤为ICP型传感器，需要SCADAS 采集前端对其供电。
SCADAS 采集相应的信号和进行信号处理(如抗混滤波，A/D 转换等)，所测信号通过电缆与电脑完成数据通讯。
力锤力传感器加速度传感器LMS 数据采集分析系统图1-1 测试分析系统框图四、实验数据采集1、振动测试实验台架实验测量的是一段轴，在轴上安装了3个加速度传感器，如图1-2所示，轴由四根弹簧悬挂起来，使得整个测试统的频率很低，基本上不会影响到最终的测试结果。
模态分析操作指南
模态分析软件操作说明及实例东方振动和噪声技术研究所1999.3.16目录一模态分析的步骤 (2)1.确定分析的方法 (2)2.测点的选取、传感器的布置 (2)3.仪器连接 (3)4.示波 (3)5.输入标定值 (3)6.采样 (4)7.传递函数分析 (4)8.进行模态分析 (4)二模态分析实例 (5)例一自由梁的模态分析实例 (5)例二楼房的模态分析实例 (15)模态分析是一种参数识别的方法，因为模态分析法是在承认实际结构可以运用所谓“模态模型”来描述其动态响应的条件下，通过实验数据的处理和分析，寻求其“模态参数”。
模态分析的关键在于得到振动系统的特征向量（或称特征振型、模态振型）。
试验模态分析便是通过试验采集系统的输入输出信号，经过参数识别获得模态参数。
具体做法是：首先将结构物在静止状态下进行人为激振（或者环境激励），通过测量激振力与振动响应，找出激励点与各测点之间的“传递函数”，建立传递函数矩阵，用模态分析理论通过对试验导纳函数的曲线拟合，识别出结构的模态参数，从而建立起结构物的模态模型。
东方所研制的模态分析系统，自推出以来参与了许多重大的科研项目如大型航空航天设备（长征火箭、通信卫星、大型雷达、火箭发射平台等）、大桥（火箭激振钱塘江大桥、锤击法激振乌海黄河铁路大桥属国内首次）、大楼、大坝、、机车（汽车）车辆和大型港口机械等，分析精度高、操作简便，尤其是变时基模态分析及高速模态三视图动画技术更是在国内外处于领先地步。
一、模态分析的步骤1. 确定分析的方法DASP中提供的模态分析方法有多输入单输出法、单输入多输出法和多输入多输出方法。
一般采用较多的是多输入单输出或单输入多输出方法，在这两种方法中选取时，视哪一种方法简便而定，如激励装置大、不好移动但传感器移动方便就选取单输入多输出方法（即单点激励、多点移步拾振）；如传感器移动不方便但激励装置小、容易移动就选取多输入单输出方法（即单点拾振、多点移步激励）。
模态参数(频率、阻尼比、振型)作业指导书
17.3 模态参数（频率、振型、阻尼比）作业指导书1 目的测试桥梁的模态参数，了解桥梁的自振特性。
2 适用范围适用于桥梁或结构构件的模态参数测试及分析。
3 试验准备3.1 仪器、设备、材料3.2 资料①、桥梁或结构构件拾振器测点布置图②、相关仪器、软件使用说明书③、原始记录表格（见附表1~2）④、仪器、设备、材料清单表确认单（见附表3）3.3 检查仪器、设备及软件是否正常运行（见附表4）4 试验流程4.1 测点布置：试验前应对桥梁结构进行有限元分析，计算理论的振型图，根据振型图确定测点布置（测点布置的原则和数量要求见5.1）。
由于试验用的拾振器可能有限，所以应在桥上选择合适的参考点（参考点的选择要求见5.2），分批搬动其他拾振器到所有测点。
4.2 拾振器安装：拾振器安装前，应将测点位置清洁除尘。
安装时，将拾振器通过橡皮泥牢固粘贴在测点位置，保证拾振器和构件能共同移动，同时传感器的主轴方向应与测点主振方向一致。
4.3 仪器连接：仪器连接详见《DH5922N动态信号测试分析系统使用说明书》。
4.4 数据采集：在数据采集之前，应对软件及拾振器各参数进行设置（参数设置要点见5.3）。
仪器参数设置及采集软件的操作详见《DHDAS4.1.3基本分析软件说明书》。
为了消除随机因素影响，应对采集的长样本信号进行能量平均。
对于悬索桥、斜拉桥等自振频率较低的桥型，为保证频率分辨率和提高信嘈比，采集时间不宜小于20分钟，一般采集时间取20~45分钟，对于小跨径桥梁，采集时间可酌情减小。
4.5 数据处理：自振频率：可采用频谱分析法、波形分析法或模态分析法得到桥梁结构自振频率。
阻尼比：采用波形分析法、半功率带宽法或模态分析法得到。
振型参数：采用环境激振等方法进行模态参数识别。
数据后期处理及分析的软件操作详见《DHDAS4.1.3基本分析软件说明书》。
4.6模态参数的评定：1结构的自振最低频率应大于有关标准限值，结构最大振幅应小于相应标准限值。
简支梁模态分析实验
2、打开测试分析系统开关，待指示灯指示正常后， 打开电脑桌面“动态信号集成系统”数据采集软 件，进入操作界面。 3、创建一个新项目，分析类型选为频谱分析，并 设置运行参数、系统参数、通道参数等。
系统参数包括采样频率、分析频率、采样方式、 采样批次等
通道参数包括通用参数、触发参数、几何参数、 标定信息、通道子参数等 参数设置如表1所示：
简支梁模态分析实验
蒋达
一、实验目的
1.学习并掌握简支梁结构模态参数的测试 与分析方法，能够使用测试分析系统以及 相应的软件；
2.掌握环境激励下进行模态参数识别的原 理和方法。
二、实验仪器及实验框图
1.实验仪器： TST5912模态测试系统 IEPE压电加速度传感器 GCB-TST5912A动态信号测试分析系统 计算机及结构模态分析软件 简支梁桥模型 力锤等
2.实验框图：
测试系统如下图：
LMS数据采集分析系统
加速度传感器 力锤
测点1
测点5
测点8
三、实验步骤
1、测点布置，参考点的选择 简支梁长180cm，宽15cm，实验方案中，如图把梁9 等分，每段长20cm，梁上布置测点。测点布置如下：
选择了8个测点，编号分别为1-8，对应接入测 试系统的1-8通道，并选择测点3为参考点。
6、新建工程文件，选择合适的方法建立结构文 件，建立好结构文件后，建立数据文件，对采 集到的数据导入，如图：
重叠显示,如图:
7）FFT变换：对于随机信号，加窗类型为汉宁窗， 平均方式为线性平均。
8、在幅频曲线上选择曲线的峰值
实验结果：
作参数识别， 即可得到简支梁模型的频率、阻尼比以及振幅、 相位等信息。
4、通道平衡，清零，开始采样。进行环境激励， 可采用多位置击打激励的方式，采样时间一般以 大于3分钟为宜，系统提供内部采样时钟计时，可 打开，实时观测采样时长，采样过程中可在任意 窗口随时查看其他的实时谱信号，该软件具有自 动保存数据功能。 5、数据的处理与分析。打开桌面的“TST模态分 析软件”，在弹出的提示窗口中选择“不测力 法”。
模态试验实用技术实践者指南
模态试验实用技术实践者指南引言在当今世界，模态试验实用技术已经成为许多领域的关键工具，为科学研究和实践提供了宝贵的数据。
本指南旨在指导实践者正确地进行模态试验，确保其结果可靠和有效。
以下是一些关键的实践准则，以帮助您在实验中取得成功。
实验设计1.明确实验目标：在开始实验之前，首先明确实验的目标和研究问题。
确保实验设计与目标一致，并能够回答所提出的问题。
2.合理选择实验样本：在确定实验样本时，考虑样本的代表性和可行性。
确保样本能够准确反映目标人群或对象的特征。
3.随机分组：对实验样本进行随机分组，以消除潜在的偏见和干扰因素。
确保实验组和对照组之间的差异只是由于实验因素引起的。
实验操作1.确保实验环境的一致性：在进行实验前，确保实验环境的一致性，避免外部因素对实验结果的影响。
例如，控制温度、湿度和光照等。
2.准备适当的实验设备：选择适当的实验设备，并确保其正常运行。
检查设备的准确性和可靠性，以减少误差和不确定性。
3.严格遵守实验操作步骤：按照事先确定的实验操作步骤进行实验，确保操作的一致性和可重复性。
记录每个步骤的细节和结果。
数据收集和分析1.选择适当的数据收集方法：根据实验目标和研究问题，选择合适的数据收集方法。
确保数据能够准确地反映实验结果。
2.注意数据的质量和完整性：在收集数据时，注意数据的准确性和完整性。
排除异常值和错误数据，确保数据的可靠性。
3.使用适当的统计方法：在对实验数据进行分析时，使用适当的统计方法。
避免过度解读数据，确保结果的可靠性和有效性。
结果和讨论1.清晰地呈现实验结果：将实验结果以清晰、简洁的方式呈现出来。
使用图表、表格等可视化工具，帮助读者理解和解释实验结果。
2.深入分析和讨论结果：对实验结果进行深入分析和讨论，解释结果背后的原因和意义。
与已有研究进行比较，并提出进一步研究的建议。
结论本指南提供了一些关键的实践准则，以帮助实践者正确地进行模态试验。
通过遵循这些准则，实践者可以确保实验结果的可靠性和有效性，并为科学研究和实践提供有力的支持。
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模态分析实验指导书实验名称振动结构的实验模态分析附录1 QL-108数据采集箱使用说明书附录2 QL-021二通道电荷电压放大及十六通道接口使用说明书附录3 随机信号与振动分析系统CRAS V5.1实验名称振动结构的实验模态分析一、实验内容用锤击激振法测量振动结构的模态参数。
二、实验目的1、通过实验模态分析实验的全过程，了解实验模态分析的基本方法。
2、了解模态分析软件的使用方法。
三、实验原理3.1模态试验基本过程二十年来，由于计算机技术、FFT分析仪、高速数据采集系统以及振动传感器激励器等技术的发展，试验模态分析得到了很快的发展，受到了机械、电力、建筑、水利、航空、航天等许多产业部门的高度重视。
已有多种档次、各种原理的模态分析硬件与软件问世。
在各种各样的模态分析方法中，大致均可分为四个基本过程：1．动态数据的采集及频响函数或脉冲响应函数分析。
(1) 激励方法：试验模态分析是在试验室内人为地对结构物施加一定动态激励，采集各点的振动响应信号及激振力信号，根据力及响应信号用各种参数识别方法获取模态参数。
激励方法不同，相应识别方法也不同。
目前主要由单输入单输出（SISO）、单输入多输出（SIMO）、多输入多输出（MIMO）三种方法。
以输入力的信号特征还可分为正弦慢扫描、正弦快扫描、稳态随机（包括白噪声、宽带噪声或伪随机）、瞬态激励（包括随机脉冲激励）等。
(2) 数据采集：SISO方法要求同时高速采集输入与输出两个点的信号，用不断移动激励点位置或响应点位置的办法取得振型数据。
SIMO及MIMO的方法则要求大量通道数据的高速并行采集，因此要求大量的振动测量传感器或激振器，试验成本极高。
(3) 时域或频域信号处理。
例如谱分析、传递函数估计、脉冲响应测量以及滤波、相关分析等。
2．建立结构数学模型。
根据已知条件，建立一种描述结构状态及特性的模型，作为计算及识别参数的依据，目前一般假定系统为线性的。
由于采用的识别方法不同，也分为频域建模和时域建模。
根据阻尼特性及频率耦合程度分为实模态或复模态模型等。
3．参数识别。
按识别域的不同可分为频域法、时域法和混合域法，后者是指在时域识别复特征值，再回到频域中识别振型。
激励方式不同（SISO、SIMO、MIMO）相应的参数识别方法也不尽相同。
并非越复杂的方法识别的结果越可靠。
对于目前能够进行的大多数不是十分复杂的结构，只要取得了可靠的频响数据，即使用较简单的识别方法也可能获得良好的模态参数；反之，即使用最复杂的数学模型、最高级的拟合方法，如果频响测量数据不可靠，则识别的结果一定不会理想。
4．振形动画。
参数识别的结果得到了结构的模态参数模型，即一组固有频率、模态阻尼以及相应各阶模态的振形。
由于结构复杂，由许多自由度组成的振形的数组难以引起对振动直观的想象。
必须采用活动振动的方法，将放大了的振形叠加到原始的几何形状上。
以上四个步骤是模态试验及分析的主要过程，而支持这个过程的除了激振装置、双通道FFT分析仪、桌面式或便携式计算机等硬件外还要有一个完善的模态分析软件包。
通用的模态分析软件包必须适合各种结构物的几何特征，设置多种坐标系、划分为多个子结构，具有多种拟合方法并能将结构的模态振动在屏幕上三维实时动画。
3.2 随机信号与振动分析系统CRAS V5.1工作流程及功能MACRAS流程图主要功能3.2.1 模态几何·模态作业：自动搜索、查找及自学习·几何模型：部件数1～8，部件坐标系（直角、柱、球）。
手工编辑部件、坐标、连线数据或自动生成典型部件·几何图形：绕X、Y、Z旋转、水平垂直移动、放大缩小；透视、轴测、三坐标轴测；连续转动或移动展示·标记自由度，连续或静止，重置3.2.2 模态参数测量·自带导纳测量系统及测量参数选择·测量方向：单向X，Y，Z，双向XY，YZ，XZ，或三向XYZ任选·约束方程·根据自由度索引表任意次序分一次或多次完成测量，每一个测量均可改变校正因子·振动波形显示·频响函数显示、（实、虚、幅、相及相干）·自动测量过程同时显示相干函数及频响函数3.2.3 模态参数识别·初始估计·模态理论：实模态、复模态·曲线拟合·拟合方法：整体、自动、单条曲线·数据光标：光标线或光标带·导纳数据列表·模态参数列表·模态振型综合：测量方向处理、约束方程处理、模态振形归一3.2.4 振形动画·三维振形动画：实时改变图形位置，坐标轴移动、转动及振形大小、投影方式、单图形方式、双图形方式、比较方式。
四、实验仪器及其安装实验仪器包括力锤、力传感器、加速度计、QL-108数据采集箱、QL-021二通道电荷电压放大及十六通道接口、随机信号与振动分析系统CRAS V5.1。
力锤用于激励实验对象。
力传感器用于拾取激励信号并转换成为电荷信号。
加速度计用于拾取响应信号并转换成为电荷信号。
QL-021二通道电荷电压放大及十六通道接口，用于将电荷信号放大成为适合测量的电压信号。
QL-108数据采集箱信号采集分析系统包括抗混滤波器、A／D变换器、结构动态分析软件、计算机、打印机。
用安装有力传感器的力锤敲击实验对象上的若干个点。
力传感器拾取激励力的信号，安装在实验对象的某测点上的加速度计拾取响应信号．经电荷放大器放大后输入信号采集系统。
实验仪器框图如图1所示。
力信号必须接人信号采集器的第1通道，响应信号依次接入信号采集器的其他通道。
五、实验内容1、半圆环模态分析实验范例（见七：半圆环模态分析实验范例）掌握实验模态分析方法2、对框架进行实验模态分析六、实验报告掌握实验模态分析方法的全过程。
分析以下内容1、振动系统各测点传递函数和相干函数的图形2、振动系统的振型图六、半圆环模态分析实验范例半圆环模型1、硬件安装(1)QL系统采集箱安装方法·在断电情况下，将专用通讯电缆一端与QL系列采集箱连接，另一端与PC机（台式或笔记本式）的并行口（打印机口）连接。
·先开PC机进入Windows后再打开QL系列采集箱的电源。
·凡是采用QL-108R及QL-116R的采集箱在背板上的选择开关必须放置在“采集”上而不是在“打印”上。
(2)试运行为了判断硬件连接及软件安装是否成功，请用户正式使用前先作一个测试。
利用QL-001，QL-003，QL-108，QL-116R等仪器提供的测试信号（200HZ，2000mV）或用一个发生器输出连接到采集卡或采集箱的第1通道。
用数据采集与处理软件AdCras，选择1通道作业，适当采样频率（例如5120HZ），在“示波”菜单下观察到一个规则的正弦波则表明硬件软件已经正确安装成功。
建议在每一次重大试验之前也这么测试一下，以避免传感器、导线等故障。
QL108等通过计算机并行口与采集数据，必须注意：采集箱电源开关必须在计算机启动完成以后再开。
1）注意QL108R，116R采集箱后板上一个开关“打印”或“采集”放置在“采集”位置。
2）专用电缆必须接到QL108R或116R背面板上与“计算机连接”插口上。
2、运行程序在PC桌面上或CRAS文件夹中点击CRAS后运行程序引导总界面如图所示。
用鼠标点击需要运行的软件包或选件程序即可进入该程序的运行。
也可不经引导总界面CRAS而直接在CRAS文件夹内点击带 S 标记的程序例如ADCRAS，OPT005等。
如果用户希望将所配置的某个软件程序放置在自己选定某个文件夹内运行，还必须注意将CRAS文件夹中有关库文件一起复制进来。
如果在运行采集或示波时，发生计算机死锁的情况，退出应用程序的办法是：同时按Ctrl + Alt + Del一次或多次。
极个别情况，需关闭电源。
2.1 建立新作业或继续老作业·采集新的数据建立作业：送入作业名（含路径）及选择通道，如送入的作业在指定路径内已存在，应特别注意存盘时会将老数据覆盖。
如在指定路径内找不到此作业则有系统提醒：“指定目录数据文件找不到，新作业”。
·观察老数据选择作业：送入需要观察分析的作业名和路径。
图3.1 初始菜单图3.2 新作业菜单图3.3 老作业菜单2.2几何模型生成选择几何模型菜单中自动生成简单几何图形的圆柱面，设置如下：2.3导纳测量选择导纳测量菜单，相关选项设置如下：2.3.1参数设置1、平均次数2、时间窗处理函数3、分析频率4、触发参数自由运行：由键盘回车或菜单点击后立即开始采集。
正触发、负触发：由采集的信号本身控制开始采集。
触发电平：开始采集的电平阀值，由电压范围的百分数决定。
如量程5V，触发电平10%，则信号到达0.5V时开始采集。
触发延迟：数字量，正值表示等待，负值表示提前。
数字单位为采集时间间隔的倍数。
例如：-20是指到达触发电平之前20个点开始记录数据，超前时间等于20×△t。
△t等于采集频率f S的倒数。
触发通道：根据作业设置的通道数内任意1个通道均可作为触发通道，其它通道信号阈值不影响触发动作5、电压范围在AD系统采集卡中，内置程序控制放大器，放大倍数为1，2，4，8。
在QL系统采集箱中，内置程控放大倍数为1，4，8，16。
不同的程控放大倍数对应不同的满量程电压（电压范围）。
例如程控放大倍数等于8，则电压范围为0.625V。
电压范围对多通道采集的每1个通道而言是相同的。
6、校正因子每1个工程单位对应的mV数称为校正因子，相当于各种传感器的灵敏度。
当传感器灵敏改变后，可以通过校正因子对测量结果进行修正，这个过程即所谓“标定”。
设定校正因子后，CRAS程序读出数的单位即是所选的工程单位。
不同通道允许不同的工程单位。
在同1种工程单位情况下，也允许不同灵敏度的传感器。
因此，每1个通道需要设定相应的校正因子。
选用缺省工程单位mV则校正因子必须等于1，读出数单位为mV。
设定校正因子用编辑控件，浮点量。
7、工程单位EU未经工程单位设置，读出的数据单位为电压的单位mV。
不同的物理量通过各自的传感器变换器改变为电压量后均可由CRAS进行采集记录。
在CRAS中已经设置的工程单位为：mV，v，m，m/s，m/s2，mm，mm/s，mm/s2，μm，N，KN，mN，G，mG，με，Pa，Mpa，℃，deg，vad，W，KW，MW，L，mA，A，N-M，KN-M。
缺省为mV。
允许不同的通道选用不同的工程单位。
例如，1通道为N，2通道为m/s2。
在“工程单位”书签页中，每1个通道有1个组合框选件，拉出来找到需要的工程单位点击。
2.3.2测量方向选择2.3.3导纳测量表将1，17，18，34，35，51，52，68，69，85的第一坐标设为不测量(即半圆环的两底座固定)，下图为导纳测量表的一部分。