DHMA实验模态分析系统的概述
模态试验及分析的基本步骤
模态试验及分析的基本步骤本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March模态试验及分析的基本步骤1.动态数据的采集及响应函数分析首先应选取适当的激励方式。
激励方式可以是正弦、随机或瞬态中的任何一种。
激励方式不同，相应的模态参数识别方法也不同。
目前主要有单输入单输出、单输入多输出和多输入多输出三种方法。
然后进行数据采集。
对于单输入单输出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;单输入多输出及多输入多输出的方法要求大量通道数据的高速采集，因此要求大量的振动测量传感器或激振器，试验成本极高。
在采集信号数据以后，还要在时域或频域对信号进行处理，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己知条件，建立一种描述结构状态及特性的模型，作为计算及参数识别的依据，目前一般假定系统为线性的。
由于采用的识别方法不同，数学建模可分为频域建模和时域建模。
根据阻尼特性及频率藕合程度又可分为实模态和复模态等。
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。
激励方式不同，相应的识别参数方法也不尽相同。
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，用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，识别的结果也不会理想。
4.振型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型。
但是由于结构复杂，由许多自由度组成的振型的数组难以引起对振动直观的想象，所以必须采用振型动画的办法，将放大的振型叠加到原始的几何形状上。
车身部件的模态试验1.测点选择和传感器布置为提高模态参数的识别精度，必须合理布置激励点和响应点的位置，最大限度地减少模态丢失。
模态分析入门教程
目录目录 (i)第1章软件概述 (1)1.1 简介 (1)1.2 软件模块 (1)1.3 软件窗口介绍 (2)1.4 导入的数据类型 (4)第2章软件的安装、卸载、启动和退出 (5)2.1 运行环境的配置 (5)2.1.1 硬件环境 (5)2.1.2 软件环境 (5)2.2 软件的安装、卸载 (5)2.2.1 安装 (5)2.2.2 卸载 (12)2.3 软件的启动、退出 (13)2.3.1 启动 (13)2.3.2 退出 (13)第3章结构文件的生成 (14)3.1 创建三维模型 (14)3.1.1 模型的创建 (14)3.1.2 三维模型的构成和创建原则 (14)3.2 窗口功能介绍 (15)3.2.1 视图切换功能 (15)3.2.2 视角转换功能 (15)3.2.3 模型创建功能 (16)3.2.4 模型导入功能 (16)3.2.5 模型编辑和修改功能 (18)3.2.6 模型移动功能 (18)3.2.7 画图辅助板功能 (19)3.3 建模举例 (20)3.3.1 自动创建模型举例 (20)3.3.2 手工创建模型举例 (23)3.3.3 模型导入举例 (25)第4章导入数据 (27)4.1. 动画显示的需要 (27)4.2. 试验数据的获得 (27)4.3. 试验数据的类型 (27)4.4. 时域ODS数据 (28)4.5. 频域的试验数据 (29)4.6. 导入试验数据 (29)第五章振型动画显示及模态模型验证 (31)5.1 动画显示的需要 (31)5.2 测点编号 (31)5.3 动画资源列表 (32)5.4 动画约束方程 (32)5.5 显示约束方程 (32)5.6 开始动画显示 (35)5.7 数据块动画显示 (36)5.8 振型表动画显示 (36)5.9 动画显示速度 (37)5.10 动画显示幅度 (37)5.11.动画显示方式 (37)5.12 结束动画显示 (38)5.13 模态模型验证 (38)第六章文件处理 (39)6.1 DHMA其他应用程序 (39)6.2 从屏幕拷贝 (39)6.3 另存为 (39)6.4 打印 (39)第七章频响函数法模态分析（测力法） (40)7.1 频响函数法模态分析 (40)7.2 曲线拟合 (40)7.3 模态指示方法 (40)7.4 曲线拟合方法 (41)7.5 曲线拟合指导方针 (42)7.6 说明举例 (42)第八章环境激励模态分析（不测力法） (48)8.1 线性谱、自功率谱和互功率谱 (48)8.2 DFT和FFT (48)8.3 谱平均 (49)8.4 周期信号与泄漏 (50)8.5 自互谱综合函数 (51)8.6 自互谱综合函数与传递率 (51)第九章举例 (53)9.1 L梁测力法试验及模态分析 (53)9.2 L梁不测力法试验及模态分析 (56)第十章软件窗口命令 (58)10.1 主窗口命令 (58)10.2 几何建模窗口命令 (59)10.3 数据窗口命令 (63)10.4 振型表窗口命令 (69)第1章软件概述1.1 简介东昊模态分析软件，简称：DHMA（Dong Hao Mode Analysis），是东昊测试技术有限公司基于WINDOWS环境，利用C++语言开发的一套实验模态分析软件。
结构动态模态分析实验讲义教材
结构动态测量（模态分析）实验讲义模态实验实验目的利用动态信号测量采集分析系统对铝板进行模态分析实验，获取试件的前三阶振型与对应的固有频率，并利用有限元方法进行验算，对比分析得到结果。
使用仪器器材（1）基本仪器：力锤（电压型）、动态信号测试分析仪(东华DH5927N)、加速度传感器（电压型）、便携式计算机（2）软件：动态测试采集软件（DHDAS5927N动态信号采集分析系统）与模态分析软件（DHMA模态分析软件演示版）（3）其他仪器：数据连接线、数据线转接头、仪器电源线、传感器固定螺杆、水晶头、力锤数据线、水晶头网线、接地线、扳手、老虎钳、计算器、直尺、游标卡尺、502胶、砂纸、记号笔、酒精、抹布、胶布（4）实验试件：铝板（588mmX372mmX8mm）、固定螺母、多功能实验台1.1 重要仪器介绍力锤：本实验用的力锤中的传感器属于是电压型传感器，见附件图1.1，线一端接在力锤上，另外一端直接连在信号采集仪。
力锤头可以由多种材料制成，常见的有钢质、铝制、树脂制、橡胶制，还有不同的大小规格。
在实际使用时应该根据结构的材质、尺寸、分析频率范围来进行选取。
本实验得试件为铝板，前三阶固有振动频率较低（<500Hz），可使用质地较软的树脂头力锤进行实验。
动态信号测试分析仪：见附件图1.3(a)，一共有若干个输入通道，其中一个接力锤，其他接加速度传感器。
见附件图1.3(b)，背部有一端口，通过网线与电脑相连，传输数据，并由电脑软件端控制测量采集的主要参数。
1.2 实验基本步骤（1）试件划线、粘贴水晶头（2）安防仪器，连接线路（3）调试软件，测试测量（4）测量结果，做好记录（5）结果后处理分析（6）有限元方法验证1.3动态测量采集软件介绍操作步骤（DHDAS5927N动态信号采集分析系统）必须在PC与动态信号测试分析仪仪连接完毕后才能正常使用，否则无法控制通道参数。
将两者用网线连接，将两者设置在同一局域网段下，如可以在电脑的本地连接设置中设置IPV4属性为使用IP192.168.0.50，双击打开信号采集分析系统软件，左侧设备信息中右键查找设备，查找并载入动态信号测试分析仪的输出通道。
模态分析的理论介绍及目的
模态分析理论1模态分析简介1.1 模态简介模态是结构固有的振动特性，每一个模态具有一个特定的固有频率、阻尼比和模态振型。
这些模态参数可以由分析软件分析取得，也可以经过试验计算获得，这样一个软件或者试验分析过程称为模态分析。
这个分析结果如果是由有限元计算的方法取得的，则称为计算模态分析；如果结果是通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数，称为试验模态分析。
模态分析是研究结构动力特性一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。
1.2 固有频率简介固有频率是物体的一种物理特性，由它的结构、大小、形状等因素决定的。
这种物理特征不以物体是否处于振动状态而转移。
当物体在多个频率上振动时会渐渐固定在某个频率上振动，当他受到某一频率策动时，振幅会达到最大值，这个频率就是物体的固有频率。
1.3 振型简介振型是指体系的一种固有的特性。
它与固有频率相对应，即为对应固有频率体系自身振动的形态。
每一个物体实际上都会有无穷多个固有频率，每一阶固有频率相对应物体相对应的形状改变我们称之为振型。
理论上来说振型也有无穷多个，但是由于振型阶数越高，阻尼作用造成的衰减越快，所以高振型只有在振动初期才较明显，以后则衰减。
因此一般情况下仅考虑较低的几个振型.1.4模态分析的目的模态分析技术从上世纪60年代开始发展至今，已趋于成熟。
它和有限元分析技术一起，已成为结构动力学中的两大支柱。
到目前，这一技术已经发展成为解决工程振动问题的重要手段，在机械、航空航天、土木建筑、制造化工等工程领域被广泛的应用。
我国在这一方面的研究，在理论上和应用上都取得了很大的成果，处于世界前列。
模态分析的最终目标就是识别出系统的模态参数，为结构系统的振动特性的分析、振动故障的诊断和检测以及结构的优化提供依据。
模态分析技术的应用可归结为以下几个方面：1) 评价所求结构系统的动态特性；2) 在新产品设计中进行结构特性的预估，优化对结构的设计；3) 诊断及预报结构系统中的故障；4) 识别结构系统的载荷。
桥梁动静载、模态实验
运用hypermesh进行模态分析
1 引言系统的模态参数〔模态频率、模态阻尼、振型〕对系统的动态分析和优化设计具有实用价值.通常由试验模态分析和计算模态分析两种方法.但由于受实验条件和时间的限制,组织实施往往比较困难,而且在测量次数,测量数据的处理准确性方面也难以得到充分的保证,在设计阶段难以实现.基于虚拟样机技术的虚拟实验方法在履带车辆箱体类零部件模态参数测量方面在设计阶段就能为方案优化提供指导,缩短产品开发周期,节省费用.因此,开展在虚拟环境下测试箱体类零部件的模态参数研究与探讨并扩展其应用具有重要意义.本文以某型履带车辆传动箱设计为例,应用HyperMesh为前处理软件,对其进行了有限元网格的划分,进而对箱体的模态进行了分析.2 箱体有限元模型的建立与模态分析首先依据传动箱体的尺寸,建立箱体的三维实体模型.利用HyperMesh对传动箱体的实体模型进行有限元网格划分,箱体的材料为铝合金,其密度为2.66e33kg/m3,泊松系数为0.31,杨氏模量为7.7e72N/m2,强度极限为176.4MPa.整个箱体共划分76151个4面体单元,22262个节点.在此过程中,还必须考虑到箱体有限元模型建立后与各传动轴之间的连接,即柔性体与刚体间的连接.传动箱各轴都是通过轴承与箱体连接的,笔者在有限元模型中应用多点约束〔MPC,Multi-point Constraint〕来模拟轴承的作用.所谓多点约束是将某节点的依赖自由度定义为其他若干节点独立自由度的函数.多点约束可以用于不相容单元间的载荷传递,表征一些特定的物理现象,比如刚性连接、铰接、滑动等.笔者在箱体有限元模型中各轴孔的中心点处建立一个虚拟杆单元,如图1所示.轴孔内表面各节点的自由度则依赖于对应的虚拟杆单元.各传动轴与箱体间的约束也是在对应的虚拟单元处建立,各传动轴上的作用力则通过相应的虚拟杆单元和多点约束作用于箱体之上.文中建立的包括轴承模型的传动箱箱体有限元模型如图2所示.图1 多点约束模型图2 传动箱体有限元模型模态分析的实质,是一种坐标变换.其目的在于把原物理坐标系统中描述的响应向量,放到所谓"模态坐标系统〞中来描述,这一坐标系统的每一个基向量恰是振动系统的一个特征向量.采用Craig-Bampton方法对箱体进行模态分析,则箱体的自由度可表示为：式中uB 为边界自由度,uI为内部自由度,ΦIN和ΦIC分别表示主模态阵和约束模态阵,I、0分别表示单位阵和零矩阵,qN和qC分别表示对应主模态和约束模态的模态自由度.此时对应的箱体模态刚度矩阵和质量矩阵可表示为：式中下标I、B、N、C分别表示内部自由度、边界自由度、主模态和约束模态.KBB 表示凝聚掉内部自由度的广义刚度矩阵；KⅡ表示固定边界自由度的广义刚度矩阵.KBB和KⅡ则分别表示对应自由度的广义模态质量矩阵.由于传动轴通过轴承对箱体的作用载荷可以简化为分布式载荷,则可将运动学方程利用模态矩阵Φ转换到模态坐标q下,经简化得：式中f为求得的投影到模态坐标下的载荷矢量,即模态力.首先使用OptiStruct对传动箱箱体的模态进行分析,其结果如图3所示.计算所得各阶线性模态的振动频率见表1所示计算所得各阶线性模态的振动频率见表1所示.表1 传动箱各阶模态固有频率图3 传动箱体模态图3 结论由于箱体是固定在动力仓底甲板上的,而且内部齿轮传动系统与发动机输出轴与变速箱输入轴相连接,因此必然受到外部振动的激振,只要箱体所受激振频率与箱体固有频率吻合,就会产生共振,这是在设计阶段就要避免的,否则,箱体的寿命与可靠性都会受到影响,整个系统可能无法正常工作.由于该履带车辆发动机转速为1 000～2 000r/min时,基频在16.7Hz到33.3Hz 之间,变速箱各挡的啮合频率分别为：一挡和倒挡296Hz,二挡为494Hz,三挡为592Hz,四挡为691Hz,五挡为802Hz.在车辆行驶过程中,道路产生的激振一般不会超过100.由此可知,传动箱的一阶固有频率与变速箱五挡的啮合频率重合.这样,当车辆以五挡高速行驶时,传动箱体极有可能发生共振,对其可靠性造成影响.分析结果表明,箱体的设计存在一定缺陷,仍需进一步改进,以使其固有频率避开外界激振频率.。
mdh参数法 -回复
mdh参数法-回复什么是mdh参数法？mdh参数法（Modified Design of Human Factors Experiment，人因设计参数法）是一种计算机辅助的实验设计方法，主要用于评估人因工程和人机界面的设计。
在现代社会中，人们与各种技术设备的互动越来越频繁和复杂。
为了确保设备与用户之间的交互体验尽可能的高效和舒适，需要进行人因工程的研究和评估。
其中一个重要的方法就是mdh参数法。
mdh参数法是一种基于因素设计的实验方法，主要通过对设计变量的系统化研究，来评估人因工程设计在影响人机界面的因素上的效果。
通过使用计算机辅助试验设计和数据分析，可以提高实验的效率和准确性。
mdh参数法主要有以下几个步骤：1. 问题定义：首先确定研究的目标和研究问题。
例如，我们可能想要评估一个新的手机应用在用户界面设计方面的效果。
2. 设计变量选择：根据问题定义，选择相关的设计变量。
设计变量是我们要操纵和评估的因素，比如手机应用的布局、颜色、图标等。
3. 参数设置：为每个设计变量选择一组取值，即参数设置。
比如，为了评估手机应用的布局对用户操作的影响，可以选择不同的布局方式作为参数设置。
4. 设计矩阵生成：根据参数设置，生成一个实验设计矩阵。
实验设计矩阵是一个将参数设置和实验条件对应起来的表格，用于设计实验的不同条件组合。
5. 实验执行：根据设计矩阵，设计和执行实验。
将参与者随机分配到不同的实验条件组合，并收集相关的数据，如用户界面操作时间、错误率等。
6. 数据分析：使用适当的数据分析方法，对收集到的数据进行统计分析。
比如，可以使用方差分析（ANOVA）来比较不同参数设置对用户界面操作时间的影响。
7. 结论推断：根据数据分析结果，得出关于设计变量和因变量（用户界面效果）之间关系的结论。
比如，可以得出某种布局方式在操作时间上更高效。
通过以上步骤，mdh参数法可以帮助人因工程专家和设计师评估不同设计参数对人机界面的影响，从而提供科学依据来改进和优化人机界面设计。
结构动态模态分析实验讲义
结构动态测量（模态分析）实验讲义模态实验实验目的利用动态信号测量采集分析系统对铝板进行模态分析实验，获取试件的前阶振型与对应的固有频率，并利用有限元方法进行验算，对比分析得到结果。
使用仪器器材（1）基本仪器：力锤（电压型）、动态信号测试分析仪（东华DH5927N）、加速度传感器（电压型）、便携式计算机（2）软件：动态测试采集软件（DHDAS5927N动态信号采集分析系统）与模态分析软件（DHMA模态分析软件演示版）（3）其他仪器：数据连接线、数据线转接头、仪器电源线、传感器固定螺杆、水晶头、力锤数据线、水晶头网线、接地线、扳手、老虎钳、计算器、直尺、游标卡尺、502胶、砂纸、记号笔、酒精、抹布、胶布（4）实验试件：铝板（588mmX372mmX8mm ）、固定螺母、多功能实验台1.1重要仪器介绍力锤：本实验用的力锤中的传感器属于是电压型传感器，见附件图1.1，线一端接在力锤上，另外一端直接连在信号采集仪。
力锤头可以由多种材料制成，常见的有钢质、铝制、树脂制、橡胶制，还有不同的大小规格。
在实际使用时应该根据结构的材质、尺寸、分析频率范围来进行选取。
本实验得试件为铝板，前三阶固有振动频率较低（＜500Hz），可使用质地较软的树脂头力锤进行实验。
动态信号测试分析仪：见附件图1.3（a）, —共有若干个输入通道，其中一个接力锤，其他接加速度传感器。
见附件图1.3（b），背部有一端口，通过网线与电脑相连，传输数据，并由电脑软件端控制测量采集的主要参数。
1.2实验基本步骤（1）试件划线、粘贴水晶头（2）安防仪器，连接线路（3）调试软件，测试测量(4) 测量结果，做好记录 (5) 结果后处理分析(6) 有限元方法验证 1.3动态测量采集软件介绍操作步骤(DHDAS5927N 动态信号采集分析系统) 必须在PC 与动态信号测试分析仪仪连接完毕后才能正常使用，否则无法控 制通道参数。
将两者用网线连接，将两者设置在同一局域网段下，如可以在电脑 的本地连接设置中设置IPV4属性为使用IP 佃2.168.050,双击打开信号采集分析 系统软件，左侧设备信息中右键查找设备，查找并载入动态信号测试分析仪的输 出通道。
模态分析基本原理
模态分析基本原理
模态分析是一种用于研究系统的行为和性能的方法。
它可以帮助我们理解系统在不同条件下的行为和响应。
模态分析的基本原理是通过建立数学模型来描述系统的动力学特性。
这个模型通常由一组微分方程组成，描述了系统各个部分之间的相互作用和能量传递。
通过分析这些微分方程的解，可以得到系统的稳态和暂态响应。
为了进行模态分析，首先需要确定系统的状态空间。
状态空间是描述系统状态的一组变量，这些变量可以是位置、速度、加速度等。
状态空间的选择取决于具体问题的需求。
在模态分析过程中，还需要确定系统的边界条件和初始条件。
边界条件描述了系统与外界之间的交互，而初始条件描述了系统在初始时刻的状态。
模态分析通过研究系统的特征方程和特征根来揭示系统的行为模式。
特征方程是通过将系统的微分方程转化为代数方程得到的，而特征根是特征方程的解。
特征根的实部和虚部可以提供关于系统的稳定性和振荡特性的信息。
通过分析特征根，可以确定系统的模态响应。
模态响应描述了系统在不同特征根下的行为，包括稳定性、发散性和振荡性等。
模态分析可以应用于很多领域，包括机械工程、电气工程、控制系统等。
它可以帮助工程师设计和优化系统，提高系统的性
能和可靠性。
总之，模态分析是一种基于数学模型的方法，通过研究系统的行为特性和相互关系来理解和优化系统的性能。
Hypermesh与Nastran模态分析详细教程
Hypermesh & Nastran 模态分析教程摘要：本文将采用一个简单外伸梁的例子来讲述Hypemesh 与Nastran 联合仿真进行模态分析的全过程。
教程内容:1.打开”Hypermesh 14.0”进入操作界面，在弹出的对话框上勾选‘nastran’模块，点‘ok’，如图1.1 所示。
图1.1-hypermesh 主界面2.梁结构网格模型的创建在主界面左侧模型树空白处右击选择‘Creat’ –‘Component’,重命名为‘BEAM’，然后创建尺寸为100*10*5mm3的梁结构网格模型。
（一开始选择了Nastran后，单位制默认为N, ton, MPa, mm.）。
本例子网格尺寸大小为2.5*2.5*2.5mm3，如图2.1 所示：图2.1-梁结构网格模型3.定义网格模型材料属性●在主界面左侧模型树空白处右击选择‘Creat’–‘Material’，如图3.1所示：图3.1-材料创建●在模型树内Material下将出现新建的材料‘Material 1’，将其重命名为’BEAM’。
点击‘BEAM’,将会出现材料参数设置对话框。
本例子采用铁作为梁结构材料，对于模态分析，我们只需要设定材料弹性模量，泊松比，密度即可。
故在参数设置对话框内填入一下数据：完整的材料参数设置如图3.2所示：图3.2-Material材料参数设置同理，按同样方式在主界面左侧模型树空白处右击选择‘Creat’ –‘Pro perty’，模型树上Property下将出现新建的‘Property1’，同样将其重命名为‘BEAM’，点击Property下的‘BEAM’出现如图所示属性参数设置对话框。
由于本例子使用的单元为三维体单元，因此点击对话框的‘card image’选择‘PSOLID’，点击对话框内的Material选项，选择上一步我们设置好的材料‘BEAM’，完整的设置如图3.3所示：图3.3-Property属性设置最后，点击之前创建的在Component 下的‘BEAM’模型，将出现以下对话框（图3.4），把Property 和Material 都选上对应的‘BEAM’，完成网格模型材料属性的定义。
各种模态分析方法总结与比较
各种模态分析方法总结与比较一、模态分析模态分析是计算或试验分析固有频率、阻尼比和模态振型这些模态参数的过程。
模态分析的理论经典定义：将线性定常系统振动微分方程组中的物理坐标变换为模态坐标，使方程组解耦，成为一组以模态坐标及模态参数描述的独立方程，以便求出系统的模态参数。
坐标变换的变换矩阵为模态矩阵，其每列为模态振型。
模态分析是研究结构动力特性一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。
模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。
这些模态参数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。
这个分析过程如果是由有限元计算的方法取得的，则称为计算模记分析；如果通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数，称为试验模态分析。
通常，模态分析都是指试验模态分析。
振动模态是弹性结构的固有的、整体的特性。
如果通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性，就可能预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际振动响应。
因此，模态分析是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。
模态分析最终目标是在识别出系统的模态参数，为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。
二、各模态分析方法的总结（一）单自由度法一般来说，一个系统的动态响应是它的若干阶模态振型的叠加。
但是如果假定在给定的频带内只有一个模态是重要的，那么该模态的参数可以单独确定。
以这个假定为根据的模态参数识别方法叫做单自由度(SDOF)法n1。
在给定的频带范围内，结构的动态特性的时域表达表示近似为：()[]}{}{T R R t r Q e t h rψψλ= 2-1而频域表示则近似为：()[]}}{{()[]2ωλωψψωLR UR j Q j h r tr r r -+-= 2-2 单自由度系统是一种很快速的方法，几乎不需要什么计算时间和计算机内存。
模态分析的实验原理
模态分析的实验原理模态分析是一种用于研究和评价系统的分析方法，其主要利用物理、化学、工程等学科的原理和方法，对系统的模态属性进行分析和评估。
模态分析通过分析系统的振动特征和响应，揭示系统的固有特性和敏感性，帮助我们了解系统的工作原理和性能，从而对系统进行改进和优化。
模态分析依赖于系统的模态属性，而模态属性又是由系统的结构和动态特性所决定的。
一般来说，模态属性可以通过测量系统的响应和振动来获取。
测量系统响应的方法主要有激励-响应方法和响应-响应方法。
激励-响应方法是通过给系统施加一定的激励信号，测量系统的响应来获得模态属性。
常用的激励信号有冲击激励、正弦激励等。
通过给系统施加激励信号，并测量系统的响应信号，可以得到系统的频率响应函数。
通过频率响应函数，可以计算系统的频率、振型等模态属性。
响应-响应方法是通过系统的自激励响应来获取模态属性。
这种方法不需要外部施加激励信号，而是通过系统本身的内部干扰或自身的非线性特性产生响应信号。
常用的响应-响应方法有自由振动法、相对运动法等。
通过测量系统的自由振动或相对运动响应信号，可以得到系统的振型、频率等模态属性。
除了测量系统的响应信号外，模态分析还需要进行信号处理和数据分析。
信号处理包括滤波、采样、调整增益等操作，以获得干净、准确的数据。
数据分析主要包括频域分析、时域分析、模态识别等。
频域分析用于分析系统的频率特性，即模态属性的频率范围、频率响应等；时域分析用于分析系统的时变特性，即模态属性的时间变化规律、持续时间等；模态识别用于将测得的数据与已知模态属性进行匹配，以判断系统的模态属性。
在模态分析中，还需要进行模型建立和验证。
模型建立可以通过理论推导、有限元分析、实验等方法来获得系统的数学模型。
数学模型可以用于模拟系统的模态属性，并为模态分析提供参考。
模型验证是指将模型的预测结果与实验测量结果进行对比，检验模型的准确性和可靠性。
如果模型的预测结果与实验测量结果一致，说明模型是可靠的；如果存在差异，需要对模型进行修正和优化。
动态测试
DH5922动态信号测试分析系统1 概述DH5922为通用型动态信号测试分析系统，应用范围非常广泛，一套系统，就可完成应力应变、振动（加速度、速度、位移）、冲击、声学、温度（各种类型热电偶、铂电阻）、压力、流量、力、扭矩、电压、电流等各种物理量的测试和分析。
1.1 应用范围：1.1.1 可完成全桥、半桥、1／4桥（三线制）状态的应力应变的测试和分析；1.1.2 配合桥式传感器，实现各种物理量的测试和分析；1.1.3 配合IEPE（ICP）压电式传感器，实现振动加速度、振动速度、振动位移（模拟二次积分可选）的测试和分析；1.1.4 配合压电式传感器，实现振动加速度、振动速度、振动位移（模拟二次积分可选）及压力、自由场的测试和分析；1.1.5 电压输入，与热电偶、电涡流传感器、磁电式速度传感器及各种变送器配合，对多种物理量进行测试和分析；1.1.6 各种热电阻（如铂电阻、铜电阻等）温度传感器和热电阻适调器配合，对温度进行测试和分析；1.1.7 和恒流供桥应变调理器配合，满足激励要求为恒流源的桥式传感器输出信号测试和分析的要求；在大应变量测试时，利用双恒流源激励，可保证测试的线性度。
1.2 特点：1.2.1 完善的硬件和软件环境；1.2.2 系统具有极强的抗干扰能力；1.2.3最高采样速率128kHz/通道（16通道同时工作）；1.2.4 并行总线扩展通道,实现多通道同步采样；1.2.5 DMA方式实时传送，保证了数据传送的高速、不漏码、不死机；1.2.6 具有长时间实时信号高速记录功能（海量存贮）；1.2.7 进口雷莫接插件：输入接插件采用了进口高性能雷莫头，大大提高了小信号输入的可靠性，操作也十分方便；1.2.8 运行于Win2000/XP/7操作系统，用户界面友好、操作简便灵活；1.2.9 高度实时：实时采集、实时储存、实时显示、实时分析等；1.2.10 强大的分析、处理功能及完善的在线帮助。
1.3 系统框图：1.3.1 仪器与多种传感器的连接，如图1所示IEPE 电压输出型压电加速度传感器DH610磁电式速度传感器DH3810应变适调器DH3814电阻适调器DH 5857-1电荷适调器电荷输出型三向加速度传感器电荷输出型加速度传感器桥式传感器应变片铂电阻传感器DH 5922动态信号测试分析系统DH 5855-1一次积分/二次积分电荷适调器图1 传感器与仪器连接1.3.2 单台工作如图2所示1394/PCI计算机DH5922动态信号测试分析系统图2 单台工作1.3.3 单系统工作如图3所示图3 单系统工作1.3.4 多计算机组网联控如图4所示计算机1计算机8图4 多计算机组网联控1.4 硬件功能：1.4.1 实现多通道并行同步高速长时间连续采样（128kHz/通道）；1.4.2 高度集成：模块化设计的硬件，每个模块有16通道、32通道、64通道三种机箱形式；1.4.3 每台计算机最多可控制256通道，可通过网络技术组网实现2048通道同步并行采样，满足多通道、高精度、高速动态信号的测量需求；1.4.4每通道独立的16bit A ／D 转换器，消除通道间串扰影响，提高系统的抗干扰能力；1.4.5 准确的采样速率：先进的DDS 数字频率合成技术产生高精度、高稳定度的采样脉冲，保证了多通道采样速率的同步性、准确性和稳定性；1.4.6 数字磁带机信号记录功能：可长时间实时、无间断记录多通道信号；1.4.7 信号适调器：配套各种可程控的信号适调器，通道自动识别，输入灵敏度实现归一化数据。
基于模态匹配的汽车座椅骨架模态分析与优化
基于模态匹配的汽车座椅骨架模态分析与优化李雪城;谭继锦;孙剑【摘要】基于某车身模态匹配策略,设定其座椅NVH(Noise、Vibration、Harshness)目标,并利用有限元分析软件HYPERWORKS和动态信号采集分析系统DHDAS对某汽车座椅NVH基本性能指标——振动模态进行了分析与试验研究,得到了座椅骨架的低阶模态和振型,并通过优化座椅部分零件尺寸参数,使座椅的模态频率避开了与车身的共振频率,建立了座椅NVH性能匹配分析与优化的基本流程与方法.【期刊名称】《车辆与动力技术》【年(卷),期】2018(000)002【总页数】5页(P47-50,55)【关键词】汽车座椅骨架;模态匹配;模态分析;优化【作者】李雪城;谭继锦;孙剑【作者单位】合肥工业大学,合肥230009;合肥工业大学,合肥230009;合肥工业大学,合肥230009【正文语种】中文【中图分类】U463.86+6随着汽车的不断发展与普及，消费者对于汽车的各项性能提出了更高的要求，其中,作为乘员能直接感受到的汽车NVH(Noise、Vibration、Harshness)性能尤为突出.汽车系统复杂，几乎每一个总成系统都会涉及到NVH问题，并进而影响到整车的NVH性能.模态分析是研究汽车NVH性能的重要方法，模态匹配是基于模态分析对结构模态频率合理分布的研究.汽车座椅是车身中的重要附件，是汽车振动系统中减振环节中的一环，汽车座椅直接与人体接触，其性能会直接影响人们对一辆车优劣的评价.座椅相关性能参数的改变对汽车其他的使用性能不产生影响，相应改进方案也易于实施，是实现车身NVH目标的组成部分[1-2].文中基于车身模态匹配策略，确立汽车座椅的NVH目标，并对汽车座椅NVH性能最基本的指标——振动模态进行了有限元分析及试验研究,获得了汽车座椅骨架的基本模态参数，并对座椅结构进行基于模态匹配策略的动态特性优化设计.1 座椅模态匹配策略与流程1.1 模态匹配策略模态分析是对结构动态特性进行评价的基础，模态匹配则是结构动态特性匹配的核心内容.车身模态匹配的基本原则是在设计上保证各子系统的模态频率不与发动机等激励频率发生共振.车身及其附件主要低频振动频率处在5～100 H范围，很有可能出现模态耦合的情况.在设计过程中，模态匹配的理想状态是系统自身的模态彼此解耦，同时相邻系统的模态频率相互错开[3].文中以车身作为模态匹配参照，重点对座椅振动模态频率进行控制.1.2 座椅模态匹配流程根据汽车NVH设计及模态匹配策略，将整个匹配过程分成概念设计、虚拟设计和样件试制3个阶段，在各个阶段采取相应的控制措施，严格遵守匹配策略[4].为避免各系统之间产生共振，在制定模态目标时，综合考虑整车模态规划及相邻系统模态频率，同时要满足顾客的期望和市场的竞争需求、遵从政策法规和公司技术水平的制约及避开发动机与路面激励的激励频率等.在上述多因素影响的情况下，可以按照图1所示流程设定座椅NVH目标.图1 NVH目标设定流程座椅是直接固定在车身上的，车身的振动频率会对座椅产生直接的影响.理想的汽车座椅要求其固有频率不能与车身产生共振，并且能够衰减来自车身的振动.研究表明，人体对于4～8 H频段内的振动最为敏感.因此，在进行座椅正向开发时，要尽量避免这些频率范围.目前推荐的座椅固有频率基频为14～20 H[5].2 汽车座椅NVH目标验证——模态分析与试验汽车座椅NVH目标的实现与验证主要是通过CAE分析、样品试验以及优化，获得满足性能要求的最优产品.汽车座椅NVH基础性能即是其模态参数，包含模态频率和模态振型.获取结构模态参数的方法有计算模态分析与试验模态分析两种.文中结合这两种方法，针对某款汽车座椅，利用有限元分析软件Hyperworks仿真得到其计算模态，通过模态试验得到该座椅试验模态参数.2.1 座椅有限元模态分析座椅计算模态有限元分析与优化流程如图2所示[6].图2 有限元分析与优化流程2.1.1 座椅骨架有限元建模利用三维建模软件CATIA建立该座椅骨架模型，主要包括靠背、座垫、靠背与座垫的结合部件以及滑轨等,座椅骨架材料为Q235[7].材料参数如表1所示.表1 材料参数材料密度/(kg·m-2)泊松比弹性模量/GPa屈服极限/MPaQ23578500 28210235将建好的模型导入Hypermesh中进行网格划分.网格采用壳单元为主.座椅骨架有限元模型如图3所示.图3 汽车座椅骨架模型2.1.2 有限元模态求解对于汽车座椅模态分析，一般关注的是其低阶工作频率[8].在Hyperworks软件中使用RADIOSS求解器对座椅有限元模型进行约束模态分析.座椅实际安装状态是将座椅的4个地脚固定在车身地板上，故在进行仿真分析时，约束座椅4个地脚的全部自由度，提取座椅前100 H约束模态参数.2.2 汽车座椅模态试验2.2.1 汽车座椅模态试验方案座椅的结构模态频率主要由其骨架决定，模态振型可以用座椅骨架来显示.在进行模态测量时，可以直接在座椅的骨架上布置传感器，如图4所示.图4 座椅模态测试传感器安置(1)测点选择.测点选取以能正确反映座椅模态振型为原则.对于汽车座椅，最值得关注的是座椅靠背的一阶纵向弯曲模态和一阶横向弯曲模态.在布置测点时，应重点关注座椅靠背的纵向和横向测点的选取.测点布置方案如图5所示.图5 座椅模态测点布置(2)约束方式.座椅的约束方式为将座椅通过4个地脚用螺栓固定在车身底板上.(3)激励方式.激励方式采用锤击法，用力锤击提供脉冲激励，采用单点激励多点响应的方法获取频响函数.(4)频率范围.座椅靠背的模态频率与发动机的激励比较接近，引起共振的可能性较大.这次模态试验主要是为获取座椅的低阶工作模态，同时作为验证有限元模型的依据，试验频率范围为0～100 H.2.2.2 座椅模态试验测试系统座椅模态试验测试系统采用DHDAS动态信号采集分析系统，在DHMA模态试验分析软件中处理并提取试验模态振型，系统框图如图6所示.图6 汽车座椅试验测试系统框图2.3 汽车座椅模态计算值与试验值结果基于上述计算和试验分析，得出所关注的座椅主要模态参数.两种分析方法都获得了较好的分析结果，振型清晰.表2为这两种模态分析结果.表2 汽车座椅计算与试验主要模态参数对比模态阶数模态频率计算值/H试验值/H 误差振型参数120 7719 685 2%靠背一阶纵向振动230 1531 02-2 9%靠背一阶横向振动347 2545 753 1%座垫局部振动458 21--------座垫局部振动593 7194 78-1 1%座椅整体扭转由表2可知，该座椅仿真结果与模态试验数据偏差在5%左右，说明所建立的有限元模型能够反映实际结构的振动特性.座椅的第1、2、5阶计算与试验模态振型对比如图7～9所示.图7 靠背一阶纵向振动图8 靠背一阶横向振动图9 座椅整体扭转振动3 汽车座椅结构优化设计通过汽车座椅骨架振动模态分析，得出初期设计的座椅结构基本达到了设定的目标.该车车身一阶弯曲模态为29.48 H，与座椅骨架的第2阶模态相近，基于车身模态匹配策略，需要对汽车座椅骨架进行优化，提高座椅第2阶频率，避开与车身的同频问题.3.1 设计变量的选取汽车座椅的有限元模型采用精度较高的的壳单元建立，选择座椅结构件的板厚作为设计变量.但并不是所有的结构件都对座椅NVH性能有较大影响，为减少设计变量以提高优化的效率，选取座椅骨架组成部件的板厚作为设计变量，以汽车座椅第1阶模态、第2阶模态、靠背刚度和座椅质量等作为响应，采用Plackett-Burman试验进行灵敏度分析.通过Plackett-Burman试验，筛选出对座椅模态频率、靠背刚度和质量较为敏感的座椅靠背框架、靠背与座垫结合部上部和下部、座垫座板以及座椅导轨等5个部件作为优化对象.因此，文中定义了座椅5个部件的厚度(记为X1,X2,...,X5)为设计变量.3.2 汽车座椅结构优化优化设计中，提高座椅第2阶模态频率时，要约束座椅总质量，同时，座椅的安全性也应满足相关法规，座椅应能承受相对于座椅R点373N·m的力矩，约束座椅靠背的位移.按上述要求定义座椅骨架优化模型的设计变量、状态变量、目标函数及约束条件，优化问题的数学模型如下：max F(Z)式中：M为座椅质量；D为座椅靠背位移；Xi(i=1,2,...,5)为座椅结构优化对象的板料厚度；XiL、XiU(i=1,2,...,5)分别为座椅结构各设计变量的上下限.设计变量初始值、上下限和优化结果见表3.表3 优化变量及优化结果序号变量名称变量代号初始值/mm下限量/mm上限量/mm优化结果/mm最终结果/mm1座椅靠背框架X11 21 01 51 01 02结合部上X22 01 52 52 42 43结合部下X31 71 42 02 02 04座垫座板X40 80 51 20 50 55座椅导轨X51 61 02 02 02 0将表3中优化后的座椅零件尺寸值代入有限元模型中，得到优化后座椅的模态频率.座椅骨架第2阶频率提高了2.74 H，座椅质量没有增加，达到了优化目标.优化后的座椅骨架的模态频率见表4.表4 优化后模态结果模态阶数12345模态频率/H21 1732 8944 3549 8598 994 结论1)基于车身模态匹配策略，设定座椅的NVH目标.通过有限元分析和模态试验，得到了某型汽车座椅骨架的低阶模态参数,基于模态匹配方法对汽车座椅进行模态匹配策略研究.2)基于模态匹配策略对座椅进行优化分析，运用Plackett-Burman试验方法进行灵敏度分析，筛选了对座椅模态频率、靠背刚度和质量较为敏感的5个部件作为优化对象.依据优化结果进行仿真分析，可知在不增加座椅质量的前提下，使得座椅的第2阶模态频率提高了2.74 H,避开了与该车身的共振频率.叙述了汽车座椅的NVH开发及优化分析流程，得出了座椅模态性能匹配的有效方法与参考数据.参考文献：[1] 郭立群,王登峰,秦民. 商用车汽车座椅振动传递特性研究[J]. 噪声与振动控制, 2009,29(4):94-98.[2] 金开利. 某新型轿车座椅系统试验模态与计算模态研究[D]. 杭州:浙江工业大学, 2014.[3] 马敏纳,周劲松,赵阳阳. 基于系统模态匹配策略的地铁车辆车体减振设计[J]. 城市轨道交通研究, 2015,18(1): 96-100.[4] 陈剑,穆国宝,张丰利. 汽车NVH正向设计中的系统模态匹配策略研究[J]. 汽车工程, 2010, 32(5): 369-372.[5] 王毅. 汽车座椅的舒适性研究[D]. 合肥:合肥工业大学, 2016.[6] Kim Hyun-sik, Lee Yoon-sun, Yang Sung-mo. Structural Analysis on Variable Characteristics of Automotive Seat Frame by FEA[J]. International Journal of Precision Engineering and Manufacturing-Green Technology, 2016,3(1): 75-79.[7] 王淑芬,赵旭阳,李玉光,等. 某汽车座椅骨架的动态特性分析[J]. 机械设计与制造, 2015(6): 145-147[8] 庞剑. 汽车车身噪声与振动控制[M]. 北京:机械工业出版社, 2015.。
DHMA实验模态分析系统的概述
DHMA实验模态分析系统的概述江苏东华测试技术有限公司推出的“DHMA实验模态分析系统”, 从激励信号、传感器、适调器、数据采集和分析软件到实验报告的生成,构成了完整的进行实验模态分析的硬件和软件条件。
专业的技术培训,保证了用户可靠、准确、合理的使用本系统。
DHMA实验模态分析系统汇集了公司多年来硬件、软件研发经验，和广大用户对实验模态分析系统的改进意见，参考国内外实验模态分析领域专家学者的研究成果和指导意见，功能强大，特点鲜明：采用内嵌专业知识的软件模式，即使是非专业的用户也可以成功地进行模态实验；内嵌的工作流程保证符合质量标准的重复实验过程；强大的模态参数提取技术保证了高质量、不受操作者经验多寡的影响，即使对模态高度密集或阻尼很大的结构也游刃有余。
汽车白车身现场图片汽车白车身一阶振型针对不同实验对象的特点，本公司提供了三种具体的解决方案，满足了大多数用户的需求：方案一：不测力法(环境激励)实验模态分析系统不测力法实验模态分析（OMA）可用于对桥梁及大型建筑、运行状态的机械设备或不易实现人工激励的结构进行结构特性的动态实验。
仅利用实测的时域响应数据，通过一定的系统建模和曲线拟合的方法识别结构的模态参数。
桥梁及大型建筑、运行状态下的机械设备等不易实现人工激励的结构均可采用不测力法来进行实验模态分析。
方案二：锤击激励法实验模态分析系统DHMA实验模态分析系统可以提供用户完整的锤击激励法实验模态分析完整的解决方案，是对被测结构用带力传感器的力锤施加一个已知的输入力，测量结构各点的响应，利用软件的频响函数分析模块计算得到各点频响函数数据。
利用频响函数，通过一定的模态参数识别方法得到结构的模态参数。
锤击激励法实验模态分析可分为单点激励法和单点拾振法。
方案三：激振器激励法实验模态分析系统激振器激励法实验模态分析系统是先进的模态实验解决方案，支持单个或多个激振器对结构进行激励。
通过多个振动传感器测量各点的响应输出，得到相应的频响函数。
DHMA实验模态分析系统
DHMA实验模态分析系统
佚名
【期刊名称】《机械强度》
【年(卷),期】2008(30)1
【摘要】东华测试推出的“DHMA实验模态分析系统”，包括可控激励系统、传感器、数据采集系统和实验模态分析软件，提供了进行实验模态分析所必需的软、硬件条件。
DHMA模态实验系统通过对采样数据进行分析，可以精确得到被测结构的模态参数（固有频率、振型、阻尼比），显示被测结构的振型三维动画，也可显示模型的时域或频域的运行动挠度ODS（Operating Deflection Shape）。
【总页数】1页(PF0004-F0004)
【关键词】实验模态分析;激励系统;模态分析软件;数据采集系统;采样数据;实验系统;固有频率;模态参数
【正文语种】中文
【中图分类】TP274.2;TS941.562
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1.基于实验模态分析的铣削加工系统动力学特性参数测试与分析 [J], 李忠群;夏磊;彭岳荣;朱帆
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传感器性能退化与结构损伤响应异常判别的改进
传感器性能退化与结构损伤响应异常判别的改进翁柳青【摘要】基于MMSE(最小均方差)估计与GLR(广义极似然比)理论提出对结构损伤不敏感而对传感器性能退化较为敏感的控制指标,并绘制质量控制图,判别结构响应异常并分离性能退化的传感器,进而初步定位结构损伤,最后用简支梁试验验证.试验结果表明:结构损伤不会引起改进的传感器性能退化判别控制图超限,而传感器性能退化则会,即所提出的方法可有效判别传感器性能退化与结构损伤引起的响应异常.【期刊名称】《黎明职业大学学报》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】7页(P77-83)【关键词】传感器;性能退化;结构损伤;控制图指标;异常判别【作者】翁柳青【作者单位】黎明职业大学土木建筑工程学院,福建泉州362000【正文语种】中文【中图分类】TU312结构健康监测是在结构重要位置安装一定数量的传感器，实时测得结构的动力响应，从而定位结构损伤并预测损伤程度。
环境(温度、风力等)或人为因素常引起结构动力响应变化，且变化幅度往往与结构损伤引起的相当，导致被归结于结构损伤，这直接影响结构损伤检测的难度及可靠度。
若结构损伤检测前后的环境、人为操作等因素相同，则这些因素对结构响应的影响前后互相抵消[1]，即传感器信号的异常来源锁定于传感器性能退化和结构损伤。
因此，如何有效地分离性能退化的传感器，排除其干扰并提高损伤检测的可靠度具有重要意义。
结构响应受损伤与传感器性能退化的影响分别为全局性和局部性，Jyrki Kullaa[2]根据隔离传感器前后质量控制图的变化与否判别异常来源，但所选取控制图指标对于传感器性能退化及结构损伤的灵敏度基本相同，即均会引起控制指标相同程度的变化，增加异常来源判断的复杂性及不可靠性。
麻胜兰等[3]认为传感器性能退化导致结构响应随机和局部变化，而结构损伤则引起响应变化平稳且具有全局性，由分离异常传感器前后控制图模式变化判别响应异常。
然而，传感器因长期工作，受到自然、自身等因素影响，发生性能退化的形式不尽相同，必然导致其因性能退化引起的异常反应不同。
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DHMA实验模态分析系统的概述
江苏东华测试技术有限公司推出的“DHMA实验模态分析系统”, 从激励信号、传感器、适调器、数据采集和分析软件到实验报告的生成,构成了完整的进行实验模态分析的硬件和软件条件。
专业的技术培训,保证了用户可靠、准确、合理的使用本系统。
DHMA实验模态分析系统汇集了公司多年来硬件、软件研发经验，和广大用户对实验模态分析系统的改进意见，参考国内外实验模态分析领域专家学者的研究成果和指导意见，功能强大，特点鲜明：采用内嵌专业知识的软件模式，即使是非专业的用户也可以成功地进行模态实验；内嵌的工作流程保证符合质量标准的重复实验过程；强大的模态参数提取技术保证了高质量、不受操作者经验多寡的影响，即使对模态高度密集或阻尼很大的结构也游刃有余。
汽车白车身现场图片
汽车白车身一阶振型
针对不同实验对象的特点，本公司提供了三种具体的解决方案，满足了大多数用户的需求：
方案一：不测力法(环境激励)实验模态分析系统
不测力法实验模态分析（OMA）可用于对桥梁及大型建筑、运行状态的机械设备或不易实现人工激励的结构进行结构特性的动态实验。
仅利用实测的时域响应数据，通过一定的系统建模和曲线拟合的方法识别结构的模态参数。
桥梁及大型建筑、运行状态下的机械设备等不易实现人工激励的结构均可采用不测力法来进行实验模态分析。
方案二：锤击激励法实验模态分析系统
DHMA实验模态分析系统可以提供用户完整的锤击激励法实验模态分析完整的解决方案，是对被测结构用带力传感器的力锤施加一个已知的输入力，测量结构各点的响应，利用软件的频响函数分析模块计算得到各点频响函数数据。
利用频响函数，通过一定的模态参数识别方法得到结构的模态参数。
锤击激励法实验模态分析可分为单点激励法和单点拾振法。
方案三：激振器激励法实验模态分析系统
激振器激励法实验模态分析系统是先进的模态实验解决方案，支持单个或多个激振器对结构进行激励。
通过多个振动传感器测量各点的响应输出，得到相应的频响函数。
通过一定的模态参数识别方法来得到结构的模态参数。
激振器激励法模态实验一般可分为单点激励多点响应法(SIMO)和多点激励多点响应法（MIMO）。