桨叶振频及振型测量实验报告

桨叶振频及振型测量实验报告
姓名：刘士明
学号：BX1201517
实验日期：2013年4月12日
实验地点：直升机国防重点实验室
1. 实验目的
桨叶动力特性是桨叶基本的振动特性。

是判断桨叶是否发生振动、进行桨叶动力设计的准则之一，也是进行桨叶动力响应及稳定性分析的必要基础。

本实验的目的就是要求掌握桨叶固有频率和相应振型测量的基本原理和方法，此外，还可以通过对振动模型的目视观察增加感性认识，从而建立起固有频率和振型一一对应的正确概念。

2. 实验原理
实验模态分析的目的是测量系统的模态参数，即共振频率，阻尼系数和模态矩阵。

这些参数描述了系统的振动特性。

实验模态分析主要是通过模态实验，测量系统的振动响应信号，或同时测量系统的激励信号、响应信号，从测量到的信号中，识别描述系统动力特征的有关参数。

(1)、固有频率的测量:当激振力的频率等于，模型的某阶固有频率时，出现共振现象，这时动态分析仪观察整个选择频率范围的频率峰值，峰值表示桨叶的频率与脉冲力锤中的某阶频率一致，发生该阶频率共振。

(2)、振型的测量:按一定的规律在模型上选择加速度传感器的安装位置，当共振发生时，模型便以该阶固有频率所对应的振型振动，这样，就可以根据加速度传感器来感受整个桨叶的振动，在同一个点的作用力下，不同加速度的位置上的共振点的峰值不相同，由此，可以判断整个桨叶的振型。

3. 实验装置、仪器、设备
1. 一端固支的桨叶；
2.加速度传感器，X:98.4mV/g, Y:101.1mV/g, Z:100.4mV/g；
3. 数据采集分析仪器和安装有 LMS. IMPACT 软件的电脑；
4. 灵敏度较高的激振锤（带力传感器: 26mV/N）；
5. 实验装置原理图
图1.实验装置原理图
4. 实验步骤
实验模态分析的目的是测量系统的模态参数，即共振频率，阻尼系数和模态矩阵。

这些参数描述了系统的振动特性。

实验模态分析主要是通过模态实验，测量系统的振动响应信号，或同时测量系统的激励信号、响应信号，从测量到的信号中，识别描述系统动力特征的有关参数。

模态分析系统一般由三部分组成：1.激振系统：使得系统振动。

2.测量系统：用传感器测量实验对象的各主要部位上的位移、速度或加速度振动信号。

3.分析系统：将采集到的激励信号和响应信号经过数模转换记录到计算机中，用软件系统识别振动系统的模态参数。

实验的基本步骤如下：
1) 确定实验模型，将实验结构支撑起来（边界条件的确定）；
2) 模态实验，利用激励实验结构（一般用激振锤锤击法），记录激励信号及各测点的响应信号；
3) 利用LMS. IMPACT软件对记录数据进行数字处理，求出各测点的传递函数，并组 成传递函数矩阵；
4) 利用LMS. IMPACT软件进行参数识别；
5) 进行动画显示。

模态测试常常用于实际工作条件下的模态模型的提取、状态监控和分析、非线性系统研究、故障分析和验证有限元模型的正确性。

5．实验结果
根据实验内容撰写实验报告，给出被测试件的振频和振型，对实验结果进行简要分析，并分析误差原因，对实验方法提出改进意见。

（1）固有振频
被测桨叶的固有频率如表1所列：
表1. 被测桨叶固有频率
模态阶次 模态频率 阻尼比
1 15.179 Hz 0.92%
2 25.380 Hz 0.48%
3 70.369 Hz 0.41%
4 74.651 Hz 0.57%
5 97.349 Hz 0.21%
6 132.180 Hz 0.34%
7 179.282 Hz 0.72%
8 199.727 Hz 0.47%
9 208.469 Hz 1.06%
（2）主要振型
模态测试实验得到的几个主要振型如表二所示
表二.主要振型
模态类型 振型 Mode1 15.179 Hz
Mode2 25.38 Hz
Mode3 70.369 Hz
Mode4 74.651 Hz （未保存相关图片） Mode5 97.349 Hz
Mode6 132.18 Hz。