机床实验模态分析综述
机床铣削加工时的工作模态分析方法
机床铣削加工时的工作模态分析方法摘要：模态分析是近年结构健康监测领域的热点之一，其获取的结构模态参数在既有结构的动力特性评价、结构损伤诊断、结构振动控制等领域具有重要应用。
工作模态分析只需测量结构在环境激励下的响应信号便可进行模态参数识别，具有操作简单可行、试验经济等特点，因而在程领域中得到了广泛应用。
近年来，很多学者分别在时域内和频域内提出了各种工作模态分析方法。
基于此，本篇文章对机床铣削加工时的工作模态分析方法进行研究，以供参考。
关键词：机床铣削加工；工作模态；分析方法引言工作模态分析可仅利用结构输出的振动位移响应信号识别结构的工作模态参数（模态振型、固有频率和阻尼比），进而应用于结构损伤检测、结构设计等。
目前，为识别时不变结构的工作模态参数，提出利用PCA和Isomap算法识别结构的工作模态参数。
利用了LLE算法识别出复杂三维连续体结构的工作模态参数。
当前，针对线性慢时变结构的工作模态参数识别问题，主要有时域法和频域法。
线性慢时变结构的振动响应信号往往是不能一次性获取完整的，需要通过随着时间的推移，不断进行采样得到。
因此，基于“短时时不变”理论的滑动窗方法能很好应用于线性慢时变结构工作模态参数识别中。
目前，滑动窗方法已应用在一些算法上做线性慢时变结构的工作模态参数识别。
将滑动窗与主元分析相结合，有效的识别了多自由度系统的工作模态参数。
基于滑动窗变步长EASI算法识别了线性慢时变系统的工作模态参数。
1现有铣削参数确定的情况现代工业产品中涉及到大量复杂曲面，导致铣削处理技术的要求标准较高。
如何保障加工效率及品质，逐渐成为数控加工研究的热点。
影响铣削精度的因素主要有切削参数、产品设计、制作材料和刀具等，其中切削参数最重要。
目前，国内数控加工运用潜力和优势尚未完全突显。
如果选择运用传统处理经验确定参数，会引发诸多问题。
因此，需探究铣削加工的参数，保障此工序的落实成效。
若参数设置不当，会影响机组运转效率和零件成品质量。
关于数控机床模态分析的综述
关于数控机床模态分析的综述数控机床模态分析是指通过对数控机床进行模态分析，研究其结构、特性和运动方式的方法。
数控机床模态分析是数控机床设计与研究中的重要内容，可以帮助人们更好地理解和掌握数控机床的工作原理和运动规律。
在数控机床模态分析中，常用的方法主要有理论分析法和实验测量法。
理论分析法是通过对数控机床进行力学和动力学建模，采用理论推导和计算求解的方法，得到数控机床的模态参数。
实验测量法则是通过在实际数控机床上进行测量和实验，获取其振动信号、频率响应等数据，从而得到数控机床的模态参数。
这两种方法互为补充，可以更全面地了解数控机床的特性和性能。
数控机床模态分析的目的主要有两个：一是为了研究和分析数控机床的结构特性和运动规律，为数控机床的设计和改进提供参考；二是为了评估数控机床的性能和稳定性，为数控机床的使用和维护提供依据。
在数控机床模态分析中，常涉及到的内容有模态参数、模态振型、固有频率和阻尼等。
模态参数是数控机床模态分析的重要指标，主要包括质量参数、刚度参数和阻尼参数。
质量参数表示数控机床结构的质量分布和集中程度，刚度参数表示数控机床结构的硬度和刚性程度，阻尼参数表示数控机床的能量损耗和振动衰减。
模态振型是数控机床模态分析中的另一个重要概念。
模态振型描述了数控机床结构在不同模态下的运动方式和振动形态。
通过分析和解释模态振型，可以更好地了解数控机床的结构和运动规律。
固有频率是数控机床的固有性能和特性之一、固有频率表示了数控机床在不同模态下的自然频率，是数控机床结构和振动特性的重要指标。
通过研究和分析固有频率，可以评估数控机床的性能和稳定性。
阻尼是数控机床模态分析中的一个重要概念。
阻尼表示数控机床在振动过程中的能量损耗和振动衰减程度。
阻尼对于数控机床的稳定性和振动性能有着重要的影响。
通过研究和控制阻尼，可以提高数控机床的性能和稳定性。
总之，数控机床模态分析是研究数控机床结构特性和运动方式的重要方法，对于数控机床的设计、改进和使用都具有重要意义。
利用模态分析方法改善高速机床刚度与稳定性
利用模态分析方法改善高速机床刚度与稳定性引言：高速机床的发展已经成为现代制造业中不可忽视的一部分。
随着工艺与市场需求的不断提高，制造业对高速机床刚度与稳定性的要求也越来越高。
而模态分析方法则成为了一种常用的手段，用于改善高速机床的刚度与稳定性。
本文将重点探讨模态分析方法在改善高速机床方面的应用与效果。
一、模态分析方法介绍模态分析方法是通过计算结构物的固有频率和振型，以及探测结构物的振动模态，从而确定结构物的运动特性的一种方法。
在高速机床改善中，模态分析方法被广泛应用于评估机床的固有刚度和振动模态，以找出存在的问题并提出改进措施。
二、高速机床刚度与稳定性问题分析高速机床刚度与稳定性问题是导致机床工作质量下降和寿命缩短的主要原因之一。
这些问题主要体现在以下几个方面：1. 结构刚度不足：机床的结构刚度不足会导致机床在高速运动中产生振动，影响工件的加工精度。
2. 悬臂部件振动：由于机床上存在悬臂结构部件，如主轴和进给系统等，这些部件在高速工作时容易产生振动，导致工件表面质量下降。
3. 动态刚度不平衡：机床在工作过程中，由于力的不平衡等原因，容易引起机床刚度的变化，从而影响机床的运动稳定性。
三、模态分析方法应用实例1. 结构刚度分析：通过模态分析方法，对机床结构的固有频率和振型进行计算和预测，从而确定机床刚度的问题所在。
通过针对性的改进，如增加结构材料的厚度或使用更高强度的材料，可以提高机床的刚度，并减少振动。
2. 悬臂部件优化设计：通过模态分析方法，可以确定悬臂部件的振动模态和固有频率。
结合结构优化设计，如加强悬臂部件的支撑结构或改变其材料，可以减少悬臂部件的振动，提高机床的稳定性。
3. 动态刚度平衡调整：通过模态分析方法，可以获取机床在不同工况下的刚度变化规律，并通过适当的调整机床结构或增加动态平衡装置，实现机床刚度的平衡，从而提高机床的稳定性。
四、模态分析方法的优势与限制尽管模态分析方法在改善高速机床刚度与稳定性方面具有明显优势，但也存在一定的限制：1. 只适用于线性振动系统：模态分析方法主要适用于线性振动系统，对于非线性振动系统的分析能力有限。
机械模态分析综述性论文
姓名：王能 班级：研 1401 班 学号：2014020008
模态分析方法综述
王能
（北京信息科技大学 机电工程学院 100192）
摘要：
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【1】。综述模态分析在研究结构动力特性中的应用。介绍模态 分析的两大方法:数值模态分析与试验模态分析，简单介绍了两种模态分析方法 的原理与基本内容，并分析了两种方法优缺点以及它们未来的发展趋势。
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。在试验模态分析中要求建立一个尽可能符合实际的实验模型， 因而提高了建模成本，在试验模态中实际测量的信息存在不完整性，在信号采集 及处理过程中存在人为误差，这些都将导致最终所建立模型的不完备。而且试验 模态结果往往只能较好的反映系统的低阶模态特性，对于高阶模态特性不能准确 反映，并且模态实验中有些模态激振不出来，存在模态丢失现象，所有这些都将 导致试验建模无法获得完备的数学模型。
2 试验模态分析
实验模态分析是通过对物理模型进行测试来获得系统的模态参数，它依赖于 数据采集系统的性能和模态参数识别方法的好坏。一般来说，它的结果更接近于 真实的物理状态。但是，它的周期长，成本比较高。试验模态分析是模态分析中 最常用的，它与有限元分析技术一起成为解决现代复杂结构动力学问题的两大支 柱。利用试验模态分析研究系统动态性能是一种更经济、更有实效的方法。首先， 根据已有的知识和经验，在老产品基础上试制出一台新的模型；其次，用试验模 态分析技术，对样机作全面的测试与分析，获得产品的动力特性，由此识别出系 统的模态参数，建立数学模型，进而了解产品在实际使用中的振动、噪声、疲劳 等现实问题；再次，在计算机上改变产品的结构参数，了解动态性能可能获得的 改善程度，或者反过来，设计者事先指定好动力特性，由计算机来回答所需要的 结构参数(质量、刚度、阻尼)的改变量【6】。另外，设计者也可在计算机上模拟 各种实际的外部激励，求得参数改变前、后的任何部位的响应。
模态分析综述
模态分析综述1、前言最初是听师兄们说起“模态”这么名词的，但由于各种原因刚开始对模态没有过多的关注，后来选课的时候师兄们极力推荐褚老师的模态分析课，说以后用处很大，于是就毅然决然的选了褚老师的结构模态分析理论与应用这门课。
初次上这课并不怎么听得懂，但却被褚老师幽默风趣的讲课风格所吸引！另外褚老师世界著名的振动噪声测量及分析解决方案供应商Brüel&Kæjr中国公司外聘技术专家、技术总工程师的头衔也深深地震撼了我，并且也激发了我去深入了解模态的兴趣，于是在上网和查阅了一些书籍之后对模态分析有了一定的认识，然而遗憾的是目前对于常用的模态分析软件ansys还不是很熟练，所以也就只好先写一下自己对于模态分析的认知了，还望老师海涵！模态分析是近代才被用来研究结构动力特性的一种方法，是被用在工程振动领域中的系统识别上的。
模态是机械结构固有的振动特性，每一个模态都具有自己特定的固有频率、阻尼比和模态振型。
我想这应该就像每个人都具有自己独特的DNA一样吧，可以根据这个特性来辨识每个人的身份。
机械结构的这些模态参数通常是计算机或者实验分析来获得的，而进行计算或者分析的过程就被称之为模态分析。
模态分析的过程应该和人类的DNA检测差不多吧。
通常将通过试验把采集到的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数的方法称为试验模态分析。
通过模态分析的方法可以搞清楚结构物在某一个易受影响的频率范围内的各阶主要模态的特性，这样就可以预先知道结构在此频段内在外部或者内部各种振源作用下所产生的实际振动响应。
也正因此模态分析成为了结构动态设计以及设备故障诊断的重要方法。
其实这样看来，模态分析的过程真的和DNA检测相类似，通过DNA检测也可以知道某个人是否存在先天的生理病因，并及时的得到预防和治疗。
2、模态分析的发展过程模态分析技术是起源于上世纪30年代所提出来的将机电进行比拟机械阻抗技术。
然而在当时由于测试技术及计算机技术的限制，模态分析技术在很长的时期内发展都很缓慢。
钻床试验模态分析实验报告
钻床试验模态分析实验报告摘要：为对钻床进行试验模态分析，本实验采用锤击法采集数据并利用DASP软件进行分析获得钻床振动的各阶频率、阻尼比和振型，然后通过对钻床各阶模态振型的观察，找到钻床结构的薄弱环节，并对其进行优化设计。
关键词：钻床模态分析各阶振型优化设计引言：众所周知钻床工作时会产生振动，振动不仅会影响钻床的动态精度和被加工零件的质量，而且还会降低生产效率和刀具的耐用度，振动剧烈时甚至会降低钻床的使用性能，伴随振动所发出的噪音会影响钻床工人的健康。
随着我国钻床工业的飞速发展，钻床的振动问题也越来越引起人们的重视，如何找到钻床振动的薄弱环节并进行改进尤为重要。
1．钻床模态分析方法1.1模态测试与分析系统流程号图1本次试验采用多点敲击，单点测量的锤击法，这种测试方法的力频谱较宽，速度快，测试设备简单，灵活性大，特别适合于现场实验。
具体操作是: 在被测构件上布置一些点，在这些点上依次施加激振力( 每点激振3次)，测量固定测点的响应，激励信号和响应信号分别经过放大器放大后，通过测振仪输入数据处理和分析系统进行分析处理，得到反映该两点间激振力和响应的传递函数，进一步进行参数识别得到钻床振动的各阶频率、阻尼比和振型。
1.2模态分析原理模态分析方法是把复杂的实际结构简化成模态模型，来进行系统的参数识别。
从而大大地简化了系统的数学运算。
通过实验测得实际响应来给出响应的模型，使其成为实际结构的最佳描述。
将一个连续体离散化处理，其结构特性可由N 阶矩阵微分方程描述：(t)Mx Cx Kx f ++=(t)f 为N 维激振力向量；x 、x 、x 分别为N 维位移、速度和加速度响应向量；M 、K 、C 分别为结构的质量、刚度和阻尼矩阵，为对称矩阵。
设系统的初始状态为零，拉氏变换可得：2()()Ms Cs K X s F s ⎡⎤++=⎣⎦阻抗:2()Z s Ms Cs K ⎡⎤=++⎣⎦导纳：112()()H s Z s Ms Cs K --⎡⎤==++⎣⎦ 可得：()()()X s H s F s =令s j ω=，得到：()()()X H F ωωω=在频域中，2()Z K M j C ωωω=-+，利用实对称矩阵的加权正交性（φ为振型矩阵）T r M m φφ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦T r K k φφ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦T r C c φφ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦代入()Z ω表达式可得：1()T r Z z ωφφ--⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦（2=k r r r r z m j c ωω-+） 因此1()()T r H Z z ωωφφ-⎡⎤⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎣⎦ 2221()()=()22N ri rj i r r ij r r r j r r r r r r r X k c H F m m m j φφωωωξωωωωξωω====⎡⎤-+⎣⎦∑ 为了确定全部模态参数r r r ωξφ，只需测量频响矩阵的一列（对应一点激振，各点测量）或一行（对应依次各点激振，一点测量）就可以，本实验采取后者。
关于数控机床模态分析的综述
关于数控机床模态分析的综述数控机床模态分析是一种对数控机床进行动态特性分析和优化的方法。
模态分析可以帮助工程师了解和改进机床的刚性、自振频率、模态阻尼等参数，以提高机床的加工精度和稳定性。
数控机床模态分析方法包括理论分析、有限元分析和实验测试等。
理论分析是利用工程力学理论和振动理论推导机床的自振频率和振型分布等参数。
有限元分析则是将机床建模为有限元模型，通过有限元软件计算模态参数。
实验测试方法通常需要用到加速度传感器、传动器和数据采集系统等设备进行振动信号采集和分析。
数控机床模态分析可以揭示机床的动态性能问题，指导机床的设计和改进。
通过模态分析，可以方便地了解机床各模态的自振频率、振型和消能能力，从而为机床的优化设计提供参考。
此外，模态分析还可用于检验机床的加工稳定性和动态刚性情况，评估机床的工作性能。
数控机床模态分析的应用范围非常广泛。
首先，在机床的设计阶段，模态分析可以帮助工程师了解机床的固有频率，并对其激振频率进行避免和设计。
其次，在机床的改进和优化过程中，模态分析可以帮助确定改进措施、指导改进方向，提高机床的精度和稳定性。
再次，在机床故障诊断和维护中，模态分析可以用于检测机床的振动异常情况，快速定位故障和精确定位问题所在。
然而，数控机床模态分析仍然存在一些挑战和局限性。
首先，模态分析涉及到大量的振动信号采集和分析，需要专业的设备和技术支持。
其次，机床的振动特性受到多种因素影响，如机床结构、切削过程、刀具、工件材料等。
因此，模态分析结果需要结合实际情况进行综合分析和判断。
最后，随着机床的不断更新和演变，模态分析方法和技术需要不断发展和改进，以适应新型机床的需求。
总的来说，数控机床模态分析是一种重要的机床动态性能分析方法，可以为机床的设计、改进和维护提供有力的支持。
随着模态分析技术的不断发展，相信它会在数控机床行业中得到越来越广泛的应用。
机械模态分析研究综述
机械模态分析研究综述机械模态分析是一种用于研究机械结构振动特性的方法，并且可以确定机械系统的固有频率和模态形态。
它在工程领域中应用广泛，可以帮助设计师优化结构，提高系统的工作效率和可靠性。
本文将对机械模态分析的研究进行综述。
首先，机械模态分析的基本原理是通过对机械结构施加外部激励并测量其振动响应来确定其固有频率和模态形态。
一般来说，常用的模态分析方法包括频率响应法、模型法和子结构法。
频率响应法利用频域信号分析的方法，通过对结构施加不同频率的激励并测量其响应来计算结构的模态参数。
模型法则是通过建立机械结构的数学模型，在计算机上进行数值模拟，然后得到结构的振动模态参数。
子结构法则是将整个机械系统分解成若干个子结构，分别对每个子结构进行模态分析，然后再将各个子结构的模态参数组合起来得到整个系统的模态参数。
其次，机械模态分析在工程领域中有广泛的应用。
首先，它可以用于优化结构设计。
通过模态分析，设计师可以确定结构在不同模态下的振动特性，进而优化结构的设计，使结构达到更好的性能。
其次，它可以用于预测机械系统在工作中的振动响应，以便采取相应的措施来避免结构的共振现象。
此外，它还可以用于故障诊断和结构健康监测。
通过对机械结构的模态分析，可以判断结构是否存在缺陷或损伤，并及时采取修复或更换措施，以避免结构的失效。
然后，机械模态分析的研究方法不断发展与完善。
随着计算机技术的进步，有限元法被广泛应用于机械模态分析中。
有限元法能够更精确地建立机械结构的数学模型，并通过数值计算的方式确定其模态参数。
此外，还有许多新的模态分析方法被提出，如基于小波变换的模态分析方法、基于自适应滤波的模态分析方法等。
这些新的方法能够更好地处理信号的非线性和非平稳性，提高模态分析的准确性和可靠性。
最后，机械模态分析还存在一些挑战和问题需要进一步研究。
首先，机械结构往往是一个复杂的非线性系统，模态分析的结果可能受到多种因素的影响，如摩擦、非线性振动等。
机床实验模态分析综述
机床实验模态分析综述机床实验模态分析是对机床结构进行振动模态测试和分析的方法。
通过分析机床的振动模态，可以获得机床结构的固有频率、振型以及振动响应等重要信息，为机床结构的设计与优化提供依据。
本文将从机床实验模态分析的意义、方法、应用以及存在的问题等方面进行综述。
首先，机床实验模态分析对于机床结构的设计与优化具有重要的意义。
机床是制造业中的核心装备之一，其结构的刚度和动态特性直接影响到加工精度和稳定性。
通过模态分析，可以了解机床的固有频率和振型分布，帮助设计人员在机床结构设计阶段合理选择材料、布置各组件以及优化结构，从而提高机床的刚度和稳定性。
机床实验模态分析的方法主要包括自由悬臂法、强迫振动法和频率响应法等。
自由悬臂法是通过将传感器固定在机床的一个自由端，通过激励机床另一自由端产生振动，再通过传感器采集振动信号。
强迫振动法是在机床上施加周期性的激励力，通过传感器采集振动响应信号。
频率响应法则是通过在机床上施加白噪声信号激励，然后通过传感器采集机床的振动响应信号，利用频谱分析和相关函数分析方法来得出机床的振动模态。
机床实验模态分析在制造业中有着广泛的应用。
首先，在机床结构加工和装配阶段，可以通过模态分析检测机床的动态特性是否满足设计要求，避免在后续的生产中因机床结构的固有频率与激励频率相接近而引起的异常振动和共振问题。
其次，机床实验模态分析对于故障诊断和状态监测也具有重要意义。
通过分析机床振动信号的频谱特性，可以检测到机床的故障频率和故障模式，提前预警机床故障并采取相应的维修措施。
此外，机床实验模态分析还可以为机床结构的修复和改进提供指导意见。
然而，机床实验模态分析也存在一些问题。
首先，由于机床结构复杂、刚度大，分析过程中存在传感器布置不合理、测量结果的噪声和干扰等问题，可能会影响模态分析的准确性。
其次，机床结构的非线性特性对模态分析结果的影响较大，因此，在实际应用中需要采取合适的非线性建模方法进行分析。
模态分析作业综述
信号分析与参数识别考核作业姓名：学号：流水号：专业：机械制造及其自动化成绩：完成日期：浅析模态分析及在机械故障诊断中的应用摘要：模态分析技术已经广泛应用于工业生产和研究领域，系统参数识别与故障诊断已经成为重要的技术[1]。
本文主要介绍了模态分析的定义、类型、国内外发展现状以及在故障诊断应用中的基本方法与技术，最后简要阐述了模态分析在机械工程中的问题及对未来展望。
关键词：模态分析定义现状基本方法问题发展趋势Abstract:Modal analysis technology has been widely applied in the field of industrial production and research, system parameter identification and fault diagnosis has become an important technique[1].This paper mainly introduces the modal analysis of the definition, types, development status at home and abroad as well as basic methods and techniques in the application of the fault diagnosis , finally briefly describes the problems of the modal analysis in mechanical engineering and the prospect in the future.Key words: Modal analysis Definition Type Basic methods Problems Prospect 1.引言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。
模态分析技术在机床设计中的应用价值分析论文
模态分析技术在机床设计中的应用价值分析论文随着国内重工业行业的不断开展，国内对与高精度、高效率的数控机床的需求也在不断增加。
因此数控机床在设计阶段就要尽可能的减小其变形，进而要求设计者对设计模型要有准确的分析过程，为机床的生产和使用打下根底。
而对于机床动力学性能的主要分析内容便是模态分析，机床的模态直接反映了机床的加工性能。
随着理论的不断成熟，实验模态方法被广泛的应用于机床设计过程中。
模态分析是近年来出现的一种针对结构动力学问题进行研究的新方法，它的主要内容是将系统的区分方法应用于工程振动的领域内。
所谓模态是指机械结构在其固有振动中表现出来的特性，对于结构固有振动中的每个振动模态都有其一一对应的振动频率即固有频率、阻尼比以及其对用的振动方式即振型。
通过大量的计算或者实验分析可以获取到结构的这些模态参数，而我们定义的模态实验指的就是这些计算或者实验分析过程，假设是通过有限元计算的方法得到这些模态参数的，就将这个过程称为计算模态分析;除了计算模态分析还有实验模态分析，所谓实验模态分析是指模态参数的获得是通过实验获得的，实验过程中那么通过实验参数的识别将采集的系统输入与输出信号进行分析获取。
实验模态技术源于20世纪30年代提出的将机电进行比较的机械阻抗技术。
由于当时测试技术及计算机技术的限制，它在很长时期内开展非常缓慢。
到20世纪50年代末，该技术仅限于离散稳态正弦激振方法。
60年代末，计算机技术飞速开展使得实验数据梳理和数值计算技术出现了崭新的面貌，模态分析得到快速开展而日趋成熟。
从80年代中期到90年代，模态分析技术在各个工程领域得到普及和深层次运用，尤其是在解耦股性能评价、结构动态修改和动态设计、故障诊断和状态监测以及声控分析等方面的应用研究异常活泼，取得了丰硕的研究成果。
1947年KenDedy和Pancu在中提出了用来精确地确定航空结构的固有频率和阻尼比的表达方法，此方法沿用多年，直到流失年代测量和分析技术的迅速开展，为更精密的测量和更有效且广泛的应用铺平了道路。
关于数控机床模态分析的综述
课程：模态分析学院：机电工程学院专业：先进装备动力学与控制学生姓名：李伟班级/学号：研1301班2013020032 时间：2014.6.12关于数控机床模态分析的综述摘要我国各行业对数控机床的需求不断增大，而且要求不断提高。
研究机床的动态特性主要有三种基本方法，即理论模态分析方法、试验模态分析方法和二者相结合的方法。
针对影响加工效率和加工表面质量的数控机床结构动态特性问题,提出一种新的实验模态分析方法.该方法以数控机床自身运动产生的振动为激励源,通过控制运动部件以特定方式空运行,激励起结构的有效振动响应,并结合基于响应信号的模态参数识别方法获得结构的动态特性参数.针对参数识别中的伪模态问题,综合运用识别结果预处理方法和模态稳定性原理,有效去除了识别结果中的伪模态,最终得到影响机床加工的3阶低频模态频率和阻尼比.所得结果与传统实验模态分析结果有较好的一致性.该方法可用于大型重型难激励数控机床的结构动态特性研究.本文详细介绍了关于数控机床模态分析的历史发展和当前的发展现状，并提出了展望。
前言面对激烈的全球化市场竞争和科学技术的飞速发展，产品开发的技术含量与复杂程度日益增加，传统的产品设计模式已经不能适应当今市场发展的需要，产品设计正向着网络化、全球化、快速化、虚拟化方向发展。
数控机床是最基本的机械加工设备，制造业的地位已经得到各国重视。
高档、精密数控机床的结构设计手段则代表了一个国家制造业的装备水平，但随着经济和技术的发展，机床的生产效率和加工精度越来越限制着现代制造业的发展，尤其在有些技术被发达国家垄断的情况下，自主设计高精度机床就显得非常迫切了；而且加工产品的精度要求越来越严格，这也就是对机床的设计提出了更高的要求；随着全球化的到来，制造业受到越来越多的人的关注。
数控机床加工精度和生产效率已经制约了现代制造业的发展。
[1]目前，我国各行业对数控机床的需求不断增大，而且要求不断提高。
但是我国除重型机床、数控齿轮加工机床和中低档电加工机床能满足国内需求外，其它如大功率高扭矩数控车床、精密卧式加工中心、高精度数控万能磨床、高档数控成形机床等高精度、高性能的机床都落后于国外同类产品，所以机床行业任重而道远。
机床实验模态分析综述
机床的模态分析方法综述甄真(北京信息科技大学机电工程学院，北京 100192)摘要：模态分析是研究机械结构动力特性的一种近代方法，是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。
机床在工作时,由于要承受各种变载荷而产生振动,其精度和寿命会受到影响。
因此有必要对机床进行模态分析,了解其动态特性,以便进一步分析和改进。
本文概述了模态分析的概念、研究意义及发展历史，介绍了机床模态分析的研究现状, 从理论方法与试验方法两方面指出了其关键技术以及研究发展方向。
关键词：模态分析；动态特性；机床；理论方法；实验方法Summary of the model analysis method of machine toolZHEN Zhen(Beijing Information Science & Technology University, Mechanical and Electrical Engineering College, Beijing, 100192) Abstract：Modal analysis is a modern method to study the dynamic characteristics of mechanical structure. It’s an important method in structure dynamic design and fault diagnosis of equipment.Its accuracy and lifetime will be affected due to withstand all kinds of variable load and vibration when the machine tool works.So it is necessary to make modal analysis and to understand the dynamic characteristics for machine tool in order to further analyze and improve. This paper summarizes the concept, significance and history of modal analysis and introduces the research status of model analysis of machine tool. It also points out the key technology and research direction in this field from two aspects of theoretical method and experimental method.Key words:model analysis; dynamic characteristics; machine tool; theoretical method; experimental method0 引言模态是指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。
CW6140型车床床身模态分析
（ ｈｎ ａｌａ ｕ ｎｌ ｒｕ ｏ Ｉ ｖ ｉ ｏ ， ｔ， ｈｎｑｎ ０ １ １ Ｃ ｉ ） Ｃ ｉ Ｒ ｉ ｙＴｎ ｅ ＧｏｐＮ ． ｉｏ Ｃ ． Ｌｄ Ｃ ｏｇｉｇ４ １２ ， ｈｎ ａ ｗ Ｄｉｓ ｎ ａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｏ ｉ ｉ ｇｔ ｅ ｆ ａｕ ｅ ｏ ｈ ｕ ｎ ｌｃ ｎ ｔ ｃ ｉｎ ｅ ｖｒ ｎ ｎ ｔ ｅ ｐ ｐ ｒ ａ ａｙ ｅ ｈ ｉｈ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｋ ｘ ａ ｓ ｎ ｓ ｒ ｃ ：Ｃ ｍｂｎ ｎ ｈ ｅ ｔ ｒ ｓｆ ｒｔ ｅ ｔｎ ｅ ｏ ｓｒ ｔ ｎ ｉ ｍｅ ｔ ｈ ａ ｅ ｎ ｚ ｓ ｔｅ ｈ ｇ ｅ ｅ ａｕ ｎ ｈ ｍｏ ｅ ｅ ｈ ｕ ｔ ｇ ｕ ｏ ｏ ｌ ｒ ｉ
辽 宁科 技 出版 社 。０ ８ ２０ ．
［ ］ 小松 Ｐ ２０７挖掘机维修手册 ［ ］ ２ Ｃ０ － ｚ．
Ｏｎ ｉ ｐ ｏ ｅ ｅ ｔｏ ｄ ｐｔ ｂ ｌ ｙ ｏ ｘ ａ ａ ｏ ｓｉ ｏ ｓｒ ｃ ｉ ｎ ｏ ｕ ｎ ｌ ｍ ｒ ｖ ｍ ｎ ｆａ ａ ａ ｉ ｔ ｆｅ ｃ ｖ ｔ ｒ ｎ ｃ ｎ ｔ ｕ ｔ ｆｔ ｎ ｅｓ ｉ ｏ
频率和模态振型 ， 为车床 在实际工作状 态中避免 发生共振 以及 后续 的结构优化 工作提供 了重要 的依据 。 关键词 ： 车床床身 ， 模态分析 ， 有限元
中 图分 类 号 ：Ｕ ９ ． Ｔ ３ ２６ 文献标识码 ： Ａ
０ 引言
车床是一种广泛应用 的机械加工设 备 ， 车床 床身结 构 的动 力
由于车床床身是线性无阻尼的 自由振 动系统 ， 因此可 以将该
自由振动看成为简谐运动 ， ： 即 ｛ ｝ Ａ｝ｉ（ ｔ ） Ｕ ＝｛ ｓ ｎ （） ２
由于共振 引起 的整 机性 能下 降及设备损坏 。
机床零件模态分析
4.2.1 机床结构模态分析模态是机械结构的固有振动特性之一，结构的每一个模态都有其特定的固有频率、阻尼比以及振型[51]。
这些参数对于分析以及评价机床结构的动态性能，指导机械结构优化设计都具有重要的指导意义；此外共振有时会造成结构的振动或疲劳，从而破坏结构，所以了解结构本身所具有的刚独特性（结构的固有频率、振型），就可避免该结构在使用过程中因共振因素造成的不必要的损失。
本章将采用有限元法对本论文所设计的机床进行模态分析，为机床的可靠性研究提供重要的理论依据，并为后续的机械结构优化提供参考。
本节所分析的机床是经过简化的机床模型，首先用Pro/Engineer三维实体化建模软件对简化的机床进行三维建模，本文借助于AWE（ANSYS Workbench Environment）只对软轴弹性磨削工具系统简化模型进行模态分析以及谐响应分析。
Ansys提供了7种模态计算方法：子空间法，分块法，缩减法，动态功率法，非对称法，阻尼法，QR阻尼法。
对于大多数分析来说，选用的都是子空间法，分块法和缩减法[52]。
子空间法采用的是子空间迭代方法，内部使用的是Jacobi迭代算法，计算时采用的是完整的矩阵，因此计算结果的精度非常高。
子空间法无法选择主自由度，因此对于一些不对称且比较复杂的结构，计算速度慢，但是对于大型对称结构，计算方便且精度高。
分块法用于大型的多阶模态（40阶以上）分析，计算时自动选取稀疏矩阵进行计算，因此计算速度比子空间法快，但精度并不比子空间法差。
其对计算机内存要求高，大约比子空间法所需内存多一半。
缩减法采用HBI算法来计算特征值和特征向量。
缩减法只选择一个主自由度来计算，因此计算速度特别快，但是在计算的过程中采用的质量矩阵是一个近似矩阵，导致计算结果的精度低。
模态分析是用来确定结构振动特性的一种技术，它是所有动力学分析最基础的内容，主要做的内容是自然频率和阵型的分析，其目的是使结构避免共振或者以特定的频率振动，认识结构对于不同的动力载荷是如何响应的，为其他动力学分析提供控制参数[53]。
机械模态分析研究现状综述报告王宇416DOC
机械模态分析研究现状综述报告姓名：***班级：研 1402学号：目录1机械模态分析办法综述[1] (3)1数值模态分析与实验模态分析现状及局限性 (3)1.数值模态分析 (3)2.实验模态分析 (3)2工作模态 (4)3模态分析发呈现状及趋势[2] (5)2ANSYS 模态分析[3] (6)3模态分析实例（ANSYS） (7)4总结 (10)1机械模态分析办法综述[1]1 数值模态分析与实验模态分析现状及局限性模态分析过程如果是由有限元计算的办法获得的, 则称为数值模态分析;如果通过实验将采集的系统输入与输出信号通过参数识别获得模态参数, 称为实验模态分析。
两种办法各有利弊,现在的发展趋势是把有限元办法和实验模态分析技术有机地结合起来, 取长补短, 相得益彰。
运用实验模态分析成果检查、补充和修正原始有限元动力模型;运用修正后的有限元模型计算构造的动力特性和响应, 进行构造的优化设计。
1.数值模态分析数值模态分析重要采用有限元法, 它是将弹性构造离散化为有限数量的具体质量、弹性特性单元后,在计算机上作数学运算的理论计算办法。
它的优点是能够在构造设计之初, 根据有限元分析成果, 便预知产品的动态性能, 能够在产品试制出来之前预估振动、噪声的强度和其它动态问题, 并可变化构造形状以消除或克制这些问题。
2.实验模态分析实验模态分析是模态分析中最惯用的, 它与有限元分析技术一起成为解决当代复杂构造动力学问题的两大支柱。
运用实验模态分析研究系统动态性能是一种更经济、更有实效的办法。
传统的实验模态分析办法是建立在系统输入/输出数据均已知的基础上, 运用激励和响应的完整信息进行参数识别。
传统的模态分析办法已经在桥梁、汽车和航空航天工程等几乎全部和构造动态分析有关的领域中得到广泛应用,数值模态分析与实验模态分析的办法在理论上已经趋于完善,然而这些办法在具体应用时还是存在局限性。
2 工作模态工作模态分析的理论和思想的提出早在20 世纪70 年代早期就已开始。
基于切削激励的数控机床模态分析方法研究综述——蔡辉
（2）使用范围更广
OMA方法不受结构尺寸影响，对于，如飞机、楼房、大坝和机床等大型结构 和硬盘、光纤等极微小的结构均有效。
（3）识别方法丰富
OMA既可以在时域进行，亦可以在频域进行。 ITD
时域 LSCE NExT
识别方法
频域 峰值提取 FDD
时频
小波分析科 恩类变换
数控机床模态分析方法研究关键问题和方向
3）当量静刚度k P / Amax 1/ 2
—P 为激振力，Amax为共振振幅。
4）动刚度kd P / A k 1 2 2 2
—λ=ω/ωn为频率比, ω为激振频率。 5）动态柔度W = 1/kd。 从动态特性的主要指标可以看出, 系统的动刚度取决于系统 的静刚度、激振力的大小、频率、系统本身固有的质量、阻尼比、 固有是以一定假设条件 （如线性、定常、稳定性等）为前提， 以一定理论（如线性振动理论）为基础， 通过振动实验激励被测结构或样机，并 同时测试结构或样机的输入输出信号 （或只测试输出响应信号），采用参数 识别方法建立结构的模态参数模型，研 究结构的动态特性。这些模态参数包括 固有频率、模态阻尼比和模态振型等。 模态分析实验概貌如右图。
行数据采集并常常要估计频响函数。 载—释放激励、环境激励等。
步骤三是系统识别，即根据测量出 来的输人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。
单模态识别 ➢ 识别方法 多模态识别
分区模态识别
传统激励方法比较
激振器
电动式
电液式
力锤
预载—释放
适 用
常规结构
大型和超大型结 构
特别适用于质量较轻、 比较刚硬的结构（如压 缩机叶片、钣金部件，
③非参数模型
机床零件模态分析
机床零件模态分析一、引言机床零件模态分析是指通过分析机床工作时的振动模态，得出机床系统的固有频率及其振型，为机床的设计、优化和故障诊断等提供依据。
机床的振动模态与机床的刚度、质量分布及其固定方式等相关，因此，掌握机床零件的振动模态对于提高机床的工作精度、降低振动噪声和延长机床寿命等具有重要意义。
二、机床零件模态分析的方法1.理论模态分析方法理论模态分析方法主要用于分析机床的理论振动模态。
通过机床的几何构造及其刚度、质量分布等参数，应用振动理论和有限元法等进行模态分析。
该方法可用于初步估算机床的振动特性，并为机床的设计提供依据。
2.动态模态分析方法动态模态分析方法是通过实际测试机床零件的动力响应曲线，利用信号处理和模态分析技术，得到机床零件的振动模态。
常用的动态模态分析方法包括频域分析、时域分析和轨迹分析等。
动态模态分析方法能够更精确地分析机床零件的振动特性，并提供可靠的实验数据。
三、机床零件模态分析的意义1.优化机床结构通过分析机床零件的振动模态，可以了解机床结构的固有频率及其振型，明确结构中的薄弱环节。
通过优化机床结构，可以提高机床的刚度和阻尼，降低机床的振动响应，提高机床的工作精度和稳定性。
2.降低振动噪声机床的振动会产生振动噪声，影响工作环境和操作人员的健康。
通过分析机床零件的振动模态，可以了解机床的振动特性，找到振动源，并通过降低振动源的振动响应，达到降低振动噪声的效果。
3.提高机床的工作精度机床的振动会影响机床的工作精度。
通过分析机床零件的振动模态，可以找出机床结构中的薄弱环节，并通过优化机床结构，提高机床的刚度和阻尼，降低机床的振动响应，从而提高机床的工作精度。
4.延长机床寿命机床的振动会引起机床零件的疲劳破坏，降低机床的寿命。
通过分析机床零件的振动模态，可以了解机床的振动特性，找到振动源，并通过降低振动源的振动响应，延长机床的使用寿命。
四、机床零件模态分析的应用1.机床设计通过机床零件的模态分析，可以找出机床结构的固有频率及其振型，为机床的设计提供依据。
超高速磨削机床主轴系统模态分析
如果分析显示主轴的阻尼比过低，我们可以通过喷丸处理、增加阻尼材料或改 变轴承座的设计等方式，来增加阻尼比。
六、结论
高速机床主轴的动态特性是决定机床性能的关键因素。通过对其进行分析和优 化，可以提高机床的加工精度和效率，延长机床的使用寿命。也能够帮助机床 制造商更好地理解客户需求，提升产品质量和服务水平。因此，对高速机床主 轴的动态特性进行分析和研究，具有重要的理论意义和实践价值。
参考内容
一、引言
随着制造业的快速发展，高速机床已成为现代制造技术的重要支柱。主轴作为 高速机床的核心部件，其动态特性对于机床的加工精度和效率具有决定性的影 响。因此，对高速机床主轴的动态特性进行分析和研究，对于优化机床设计， 提高加工性能具有重要意义。
二、高速机床主轴动态特性概述
高速机床主轴的动态特性主要包括主轴的固有频率、阻尼比、动刚度等参数。 固有频率是指主轴在无外力作用下的振动频率，阻尼比表示主轴振动时能量耗 散的能力，动刚度则反映了主轴抵抗外力干扰的能力。这些参数都会受到主轴 设计、材料、制造工艺以及使用环境等多种因素的影响。
根据对高速机床主轴动态特性的分析，可以对其进行优化设计。主要优化方向 包括改变主轴的形状和结构、选择合适的材料和制造工艺、降低主轴的阻尼比 和提高其动刚度等。此外，也可以通过改变机床的整体布局或调整机床的运行 参数等方式，来改善主轴的动态特性。
五、案例研究
假设有一款新型高速机床的主轴，我们可以通过对其进行动态特性分析，找出 其薄弱环节，然后进行针对性优化设计。例如，如果分析发现主轴的动刚度不 足，我们可以通过增加支撑、改进轴承座设计或更换更硬的材料等方式，来提 高主轴的动刚度。
三、高速机床主轴动态特性分析 方法
对高速机床主轴动态特性的分析，一般采用有限元分析法（FEA）和实验模态 分析法（EMA）。有限元分析法可以通过计算机模型模拟主轴的动态特性，而 实验模态分析法则通过实验测试获取主轴的动态特性参数。这两种方法可以相 互补充，以实现对主轴动态特性的全面了解。
微小型车铣复合机床模态分析
随着微小型零件需求的增长 ，对微小 型零件 制造 精度 的要求也越来越高 ，因此微小 型设备 的研 发及其 性 能的提高也成为各 国学者和研究机构 的重点研究对 象。作者 以某 大 学 微 小 型 制 造 实 验 室 自主研 发 的 Ｋ Ｃ５ Ｆ Ｎ －０ Ｓ为研究对象 ，对 机床 的动态 特性进 行 了测 试 ，得到 了机床 的前 １ ２阶模 态 ，为进 一步 的颤振研 究 、机床加工参数 的选择提供 了基础 。 １ 实验模 态分 析 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，即先要知道结构的几何 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 。 第二种途径是从测量结构上某些点 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 。 由于机床 的结构极其复杂 ，部件数 目较多 ，因此 般选 用实验模态方 法获得机床 的各 阶模态参数 ，即 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 。
ｉｔ ｒ ａ ｃ ｉｉ ｇ ｆ ｃｌ ｉ ｓ Ｂ ｄ ｌ ｔｓ ｔ ｃｏ ｍｉｉ ｔｒ ｕ ｎ ｍｉ ｉｇ ｃ ｍｐ ｅ ｃ ｉｅ ｔｏ ａ ｕ ｅ ｐ ｎｓｍａ ｈ ｎ ｎ ａ ｉ ｔ ． ｙ ｍｏ ａ ｅ ｔ ｏ ｍｉｒ － ｎ ａｕ ｅ ｔｒ — ｌ ｎ ｏ ｌ ｘ ｍａ ｈ ｎ ｏ ｌＫＮＣ ５ Ｆ ｉｅ ｌ － ０ Ｓ，ｔ ｅ ｌｗｅ ｄ ｅ ｆ ｈ ｏ ｒｍｏ ｓ ｏ
关键词 ：车铣 复合 机床 ； 态分 析 模
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机床的模态分析方法综述甄真(北京信息科技大学机电工程学院，北京 100192)摘要：模态分析是研究机械结构动力特性的一种近代方法，是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。
机床在工作时,由于要承受各种变载荷而产生振动,其精度和寿命会受到影响。
因此有必要对机床进行模态分析,了解其动态特性,以便进一步分析和改进。
本文概述了模态分析的概念、研究意义及发展历史，介绍了机床模态分析的研究现状, 从理论方法与试验方法两方面指出了其关键技术以及研究发展方向。
关键词：模态分析；动态特性；机床；理论方法；实验方法Summary of the model analysis method of machine toolZHEN Zhen(Beijing Information Science & Technology University, Mechanical and Electrical Engineering College, Beijing, 100192) Abstract：Modal analysis is a modern method to study the dynamic characteristics of mechanical structure. It’s an important method in structure dynamic design and fault diagnosis of equipment.Its accuracy and lifetime will be affected due to withstand all kinds of variable load and vibration when the machine tool works.So it is necessary to make modal analysis and to understand the dynamic characteristics for machine tool in order to further analyze and improve. This paper summarizes the concept, significance and history of modal analysis and introduces the research status of model analysis of machine tool. It also points out the key technology and research direction in this field from two aspects of theoretical method and experimental method.Key words:model analysis; dynamic characteristics; machine tool; theoretical method; experimental method0 引言模态是指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。
模态分析是一种研究机械结构动力的方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。
振动模态是弹性结构的固有的、整体的特性。
如果通过模态分析法搞清楚了结构物在某一个易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性，就可预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际响应。
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[1]。
模态分析将构件的复杂振动分解为许多简单而独立的振动，并用一系列模态参数来表征的过程。
根据线性叠加原理，一个构件的复杂振动是由无数阶模态叠加的结果。
在这些模态中。
模态分析最终目标是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。
模态分析主要分为3类方法：一是，基于计算机仿真的有限元分析法；二是，基于输入(激励)输出(响应)模态试验的试验模态分析法；三是，基于仅有输出(响应)模态试验的运行模态分析法。
有限元分析属结构动力学正问题，但受无法准确描述复杂边界条件、结构物理参数和部件连接状态等不确定性因素的限制难以达到很高的精度。
第二、三类方法属结构动力学反问题，基于真实结构的模态试验。
因而能得到更准确的结果。
1 模态分析的意义现代机床正向着高速度、高精度、高生产率方向发展，这就要求机床结构具有良好的动态特性。
建立机床的结构动力学模型对于研究机床结构的动态特性、了解结构的薄弱环节、对结构进行优化设计以及提高的加工精度具有重要意义。
随着现代化科学技术的发展和工艺水平的提高及先进刀具的大量出现和使用，要求机床具有能够进行高效率、高精度和高光洁度的加工性能。
事实证明，机床的加工性能又与其结构的动态特性密切相关，通过改善机床的动态特性，可以提高机床的抗振性能、加工精度和效率，提高机床的使用寿命和可靠性，降低机床的机械噪声。
因此，为了满足机床越来越高的加工性能的要求，机床就必须具备相应良好的结构动态特性[2]。
2 模态分析的发展历史早在20世纪40年代在航空工业中就通过共振实验测量飞机的模态参数，确定系统的固有频率。
20世纪60年代发震了多点单相正弦激振、正弦多频单点激励。
通过调力调频分离模态，制造出商用模拟式频响函数分析仪。
20世纪60年代末计算机技术飞速发展．为了适应现代工程技术要求，试验模态分析技术应运而生。
20世纪70年代在动态测量(包括振动测量)中广泛应用数据采集系统，随着FFr数字式动态测试技术的飞速发展，使得以单人单出及单入多出为基础识别方式的模态分析技术普及到各个工业领域，模态分析得到快速发展而日趋成熟。
20世纪80年代后期，主要是多入多出随机激振技术和识别技术得到发展。
与模态识别方法发展相适应，动态测试技术和测试设备在20世纪80年代也有了长足的发展，传感器、激振器、动态信号分析仪等都有了很大的改进。
特别是进入20世纪90年代，随着高速微型计算机的日益普及，集数据采集、信号处理、振型动画于一身的模态分析软件相继问世，使模态分析实验越来越方便、快捷和完善。
借助软件中的振型动画显示，人们可以直观地了解并掌握被测构件的振动特性。
几十年来，经过工程技术人员的不懈努力，模态分析技术已趋于成熟。
但在工程应用方面还有不少工作要做，例如：对复杂构件空间模态的测量与分析、频响函数的耦合、高频模态的检测、抗噪声干扰等方面的研究需进一步开展[3]。
尽管我国在模态分析领域里的研究工作起步较晚，但二十余年来的发展还是十分迅速。
在理论与方法的研究上我国目前已接近国际先进水平，从历届国际模态分析会议(IMAC)上所发表的论文数量来看，我国已进入“大国”的行列，在工程应用方面模态分析已渗透到我国各个工程领域，并取得了不少成就。
例如，某型火箭全装置的实物模态实验保证了火箭的准确发射与导航，防止了发射的失败；模态分析与参数识别技术曾被成功地用于解决某型航空发动机的严重振动故障，取得重大经济及社会效益；某型鱼雷全装置实物水下模态实验为鱼雷的振动与噪声控制确保导航性能提供了技术依据；远东第一高塔的上海东方明珠电视塔的振动模态实验，为高塔的抗风抗地震安全性设计提供了技术依据；目前世界上跨度第一的斜拉索杨浦大桥的振动实验对大桥抗风振动的安全性分析与故障诊断提供了技术依据；建立在模态分析技术上的桩基断裂检测技术已在高层建筑施工中广泛应用，提高了桩基的质量，确保高层建筑的安全等等，这些成就不胜枚举。
总之，二十余年的发展是迅速的，成就是显著的，回顾这一发展过程和取得的成就，可更激励我们朝着新的目标奋发前进。
3 机床模态分析的现状目前，数控机床动态特性识别方法有理论模态分析和实验模态分析(experimental modal analysis，EMA)。
3.1 理论模态分析理论模态分析以线性振动理论为基础，研究激励、系统、响应三者的关系。
但是理论模态分析需要了解结构的几何形状、边界条件和材料特性，一般很难获得这些结构参数。
理论模态分析方法是基于结构动力学原理，根据结构的设计方案、图纸、先验知识和资料等建立起能模拟机械结构动态特性的有限元动力学模型，而无需依赖已有的机械设备。
通过对该动力学模型分析计算，即可获得该机械结构各种模拟的动态特性。
这不仅可以检验其动态特性是否满足设计目标，是否需要对结构进行修改，还可通过对理论模型的计算机仿真，预估结构设计及其改进后的动力特性或对其进行动态优化设计。
从而可对多种设计方案反复进行分析比较、修改，使其动态特性逼近设计目标函数的要求。
从而可经济、迅速地达到优化设计的目标，把提高机械结构动态性能的问题解决在方案及图纸设计阶段，这是该方法最突出的优点。
该方法的不足之处在于对结构、各结合部连接条件及其等效动力学参数、阻尼假设、各种边界条件的近似及简化，以及近似计算等带来的误差，影响了所建有限元模型的模拟精度，从而也就影响了其动态特性的模拟精度。
虽可对模型进行反复修改及调整，以提高其模型精度，但该模型始终难以与实际工况完全吻合，动态特性的模拟误差难以避免。
3.2 实验模态分析实验模态分析是通过模态实验测得激励和响应的时间历程，运用数字信号处理技术求得频响函数，再运用参数识别方法，求得系统的模态参数。
实验模态分析可分为传统实验模态分析和环境激励实验模态分析(operational modal analysis，OMA)两种。
实验模态分析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。
结构动态特性的实验研究方法是以一定假设条件（如线性、定常、稳定性等）为前提，以一定理论（如线性振动理论）为基础，通过振动实验激励被测结构或样机，并同时实验结构或样机的输入输出信号（或只实验输出响应信号），采用参数识别方法建立结构的模态参数模型，研究结构的动态特性。
这些模态参数包括固有频率、模态阻尼比和模态振型等。
3.2.1 传统实验模态分析传统的实验模态分析方法(EMA)主要是使用力锤，激振器或者激振台产生脉冲冲击或者正弦波激励的实验模态分析。
这些主要应用在中小型机械的结构设计和优化改进上；步骤从测量机床结构上某些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成频响函数。
这些动态输入力主要由力锤，激振器或者激振台完成。
该方法在航空航天、土木建筑和数控机床上都得到广泛的应用。
实验模态分析的激振方法常用的有三种，根据激振力函数的特性分为正弦激振、瞬态激振和随机激振。
正弦激振属于单频激振，使用的历史较长，技术成熟，测试精度高，但测试速度低，并需要复杂的激振设备。