锤击法模态实验法
锤击法简支梁(固支梁)模态实验24页PPT
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锤击法简支梁(固支梁)模态实验
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
Artemis_ATP08_and_ME'scope_VES锤击法模态分析操作指南-牛维2012
FRF测试,参考的选择
H( f ) X ( f ) / F( f )
Response( roving response a column of FRF)
Excitation（roving Hammer a row of FRF)
H1
G fx Gff
F
k 1 m k 1
m
*
( f )X ( f )
设臵启动为Integrated Recorder
连接并检测硬件连接，点击上图 中的图标，打开采集界面
FRF测试
选择前端，根据最大关心频率设臵主采样频率
进入Analyze界面
FRF测试
通道设臵：
1、根据配臵选择开启通道，配臵传感器，量程及DOF 量程需要反复调试，以保证信号的最大信噪比； 2、如果为多参考输入出，注意DOF的选择；
幅值
1阶模态 2阶模态 3阶模态 梁 加速度
Force Force Force Force Force Force Force Force Force Force 力Force
试验模态激励：
1、步进式正弦激励法：从最低频率到最高频率选定足够数目离散的频率值， 每次使用一个频率给出激励信号，测出该激励的稳定响应，在进行下一个频率；
频响函数 固有频率、阻尼、振型
模态试验的基本假设
1、振动系统是线性的，满足叠加原理 任何输入组合引起的输出等于各自输出的组合，在模态试验中首 先检查结构的线性动态特性
2、振动系统是时不变的 结构动态特性不随时间变化的 3、可观测性假设 系统的动态特性所需要的全部数据都是可以测量的，这对选择响 应的自由度非常重要 4、振动系统遵从Maxwell互易性原理 在A点的输入所引起B点的响应等于B点的相同输入所引起的A点的 响应
锤击法模态测试流程
锤击法模态测试流程锤击法模态测试可是个挺有趣的事儿呢，我来给你好好讲讲这个流程哈。
一、准备工作。
咱们先得把要用的设备都找齐喽。
像力锤这可是关键的家伙事儿，就像厨师的锅铲一样重要。
它有不同的锤头，咱得根据测试对象的特点来挑。
然后还有加速度传感器，这就像是测试对象的小耳朵，能把那些振动的信息都收集起来。
再就是数据采集仪啦，它负责把传感器听到的那些信息都记录下来呢。
除了设备，测试对象也得准备好呀。
要把测试对象放在一个相对稳定的地方，不能让它在测试的时候晃来晃去的，不然测出来的数据可就乱套了。
比如说要是测个小零件，就得把它稳稳地固定在一个夹具上。
要是测个大家伙，像大型机械结构啥的，那也得保证它周围没有太多干扰的东西。
二、传感器的安装。
传感器安装可是个细致活。
咱们得找个合适的地方把加速度传感器贴上去或者固定好。
这个地方呢，最好是能比较准确地反映测试对象的振动情况。
比如说如果是个梁结构，那可能在梁的中间或者两端安装传感器就比较合适。
安装的时候要小心哦，不能把传感器弄坏了。
要是不小心把传感器搞坏了，就像战士上战场没带枪一样，整个测试就没法好好进行啦。
而且要保证传感器和测试对象接触良好，这样它才能准确地感受到振动呢。
三、力锤的敲击。
力锤敲击这一步很有讲究呢。
咱们拿力锤敲测试对象的时候，不能乱敲一气。
要选择合适的敲击点，一般来说呢，要均匀地在测试对象的不同位置敲。
敲的时候力度也得控制好，不能太轻，太轻了传感器可能都感觉不到振动的变化；也不能太重，太重了可能会对测试对象造成损伤，就像你打一个小宠物，下手太重可不行。
而且每次敲击的方向也要尽量保持一致，这样测出来的数据才更有可比性。
四、数据采集。
当我们用力锤敲的时候，数据采集仪就开始工作啦。
它会把传感器传过来的振动信号和力锤敲击的力信号都记录下来。
这个过程就像是一个小秘书在认真地做会议记录一样，不能出一点差错。
要保证采集到的数据是完整的，没有丢失或者错误的部分。
在采集数据的时候呢，可能还需要设置一些参数，像采样频率这些，要根据测试对象的特性和测试的要求来设置好，不然采集到的数据可能就不准确啦。
晶钻模态分析软件系列三锤击法模态实验
锤击法是单操作员实验模态测试的基本方法。
EDM-Modal 的锤击法提供流程化的操作界面，方便用户完成所有设置和实验。
锤击法模态实验的设计，旨在帮助用户快速定义采集参数，将更多的时间可以花在分析上。
触发设置界面让用户定义触发方式，触发预览界面显示当前激励和响应的测点名称，触发后采集的激励和响应波形，以及平均的次数；其窗口的尺寸大小可手动调整。
手动触发是默认的触发类型，在些类型下当激励达到设置触发值，则激励和响应波形会被显示，用户可以接受/拒绝当前帧。
当选择接受则进行下一帧测试，直到达到平均次数，完成当前测点的测试。
驱动点选择是锤击法特有的一个功能子模块，用于方便用户选择哪个测点适合用作固定的激励点或参考点。
用户设置几个要测试的驱动点，通过试敲击得到他们的FRF数据，然后判断出最适合的驱动点。
EDM简化了此重要的预实验的数据管理。
当开始实际的测量后，采集状态表格会显示所有的DOFs状态（状态包括：未测量，已测量和正在测量），方便用户即时了解所有测点的状态。
当测点完成后点“Next Point”或“Previous Point”移动软件上的当前测点。
“RovingSetup”，可集中设置游击方式，每个通道对应的测点和方向。
锤击法实验过程一个常见的问题是会出现“double hit”。
我们提供了自动检测“double hit”的过程，让用户自动或手动拒绝有双击的敲击。
锤击法实验采集的结果会自动添加到模态分析的数据选择模块，这样模态数据采集和分析可无缝对接。
★EDM Modal 锤击法模态实验主要特征如下：①直观的流程化操作过程。
②几何模型贯穿整个测试过程。
③响应和激励两种游击方式。
④自动或手动移动测点。
⑤自动或手动触发模式。
⑥可变尺寸的触发观览窗口。
⑦双击锤击识别，开/关，自动/手动拒绝。
⑧驱动点设置。
⑨测试状态声音和图形反馈H1，H2，H3和Hv方式计算FRF 测点测试状态显示表格。
★EDM Modal模态支持的功能如下：①几何模型的创建/编辑/导入/导出/动画。
LMS Test. lab 锤击法模态分析步骤
LMS b锤击法模态测试流程 比利时LMS国际公司北京代表处LMS Test. Lab锤击法模态测试及分析的流程在软件窗口底部以工作表形式表示，按照每一个工作表依次进行即可，如下图示。
１Documentation――可以进行备忘录，测试图片等需要记录的文字或图片的输入，作为测试工作的辅助记录，如下图示。
２Geometry――创建几何（参见创建几何步骤说明）３Channel setup――通道设置，在该选项卡中可进行数采前端对应通道的设置，如定义传感器名称，传感器灵敏度等操作。
４Calibration――对传感器进行标定５Impact scope――锤击示波，用来确定各通道量程６Impact setup――锤击设置，设置触发级、带宽、窗以及激励点选择７Measure――设置完成后进行测试以下为进行模态测试的流程。
步骤一：通道设置（Channel setup）假设已创建好了模型，传感器已布置完成，数采前端已连接完成。
通道设置窗口如下图示，在锤击法试验中，首先将力锤输入的通道定义为参考通道，其他为传感器对应的通道1——选取测试通道２——定义参考通道，通常为力锤输入的通道３——依次在ChannelGroupld中定义传感器测量类型（对加速度计和力锤则选vibration），在point中定义测点名称（也可对应为几何模型上的节点名，见后），在Direction中设置测点所测振动的方向，InputMode中设置传感器类型（通常为ICP，若为应变则选Bridge,若为位移则选Vlltage DC），在Measured Quantity中定义测量量（加速度、力、位移等），在Electrical Unit中定义输入量的单位，通常均为mv.另外若已经确定传感器的灵敏度则可在Actual Sensitivity中直接输入灵敏度值，否则可在Calibration工作表中进行标定。
注：通道设置中测点名称使用几何模型名称的方法步骤二：锤击示波（Impact scope）在该工作表中可设置测试的量程范围，以保证得到更精确的测试结果。
LMS Test.Lab中文操作指南_Impact锤击法模态测试
LMS b中文操作指南— Impact锤激发模态测试与分析比利时LMS国际公司北京代表处2009年2月LMS b中文操作指南— Impact锤激发模态测试与分析目录LMS Test. Lab锤击法模态测试及分析的流程： (3)第一步，通道设置（Channel setup） (4)第二步，锤击示波（Impact scope） (6)第三步，锤击设置（Impact setup） (7)1. 触发级设置 (8)2. 带宽设置 (10)3. 加窗设置 (12)4. 驱动点设置 (14)第四步，测量（measure） (16)第五步，数据验证（validate） (18)LMS Test. Lab锤击法模态测试及分析的流程：在软件窗口底部以工作表形式表示，按照每一个工作表依次进行即可，如下图示。
¾ Documentation――可以进行备忘录，测试图片等需要记录的文字或图片的输入，作为测试工作的辅助记录，如下图示。
¾ Geometry――创建几何（参见创建几何步骤说明）¾ Channel setup――通道设置，在该选项卡中可进行数采前端对应通道的设置，如定义传感器名称，传感器灵敏度等操作。
¾ Calibration――对传感器进行标定¾ Impact scope――锤击示波，用来确定各通道量程¾ Impact setup――锤击设置，设置触发级、带宽、窗以及激励点选择¾ Measure――设置完成后进行测试第一步，通道设置（Channel setup）假设已创建好了模型，传感器已布置完成，数采前端已连接完成。
通道设置窗口如下图示，在锤击法试验中，首先将力锤输入的通道定义为参考通道，其他为传感器对应的通道1——选取测试通道２——定义参考通道，通常为力锤输入的通道３——依次在ChannelGroupld中定义传感器测量类型（对加速度计和力锤则选vibration），在point中定义测点名称（也可对应为几何模型上的节点名，见后），在Direction中设置测点所测振动的方向，InputMode中设置传感器类型（通常为ICP，若为应变则选Bridge,若为位移则选Vlltage DC），在Measured Quantity中定义测量量（加速度、力、位移等），在Electrical Unit中定义输入量的单位，通常均为mv.另外若已经确定传感器的灵敏度则可在Actual Sensitivity中直接输入灵敏度值，否则可在Calibration工作表中进行标定。
锤击法模态试验原理
你也可以...
使用弹性垫将测试结构支撑起来。 弹性垫一般选择海绵之类具有弹性的材 料。对于一些轻质结构，你甚至可以使 用棉花糖来支撑。
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加速度传感器
原则上，常用的加速度传感器都可以完成模态实验。但对于结构测试，我 们还需要注意以下问题： ➢ 实验前注意传感器的有效频率范围； ➢ 尽量选择质量较轻的传感器，避免产生附加质量改变测试结构的特性； ➢ 模态激振器法中，较多的传感器可以节约移动测量所需要的试件；
不管吊什么，弹性绳 都不可少
Tips：购买晶钻设备时可以提供您一套模态实验工具包
35
如何正确激励
应该移动力锤还是传感器
你应该会注意到，力锤法有移动力锤和移 动传感器两种方式。 从理论的角度来说，两种方法并没有什么 区别，存在互易性，结果也是一致的。
但实际实验中，我们也要考虑到一些影响 测量的现实因素： ➢ 移动传感器会改变结构的时不变性； ➢ 力锤不一定能方便地敲击到结构的所
1
我们为什么需要模态实验？
评价结构设计合理性
故障诊断和预报
识别设计的薄弱环节
获得合理的安装位置
2
验证有限元模型
模：态分析能得到什么？
共振频率
结构系统在受到外界激励产生运动时，将按 特定频率发生自然振动，这个特定的频率被 称为结构的固有频率。
阻尼比
阻尼比是无单位量纲，表示了结构在受激 振后振动的衰减形式。
右下显示了平板的某一阶模态振型， 红色的九个点被称为节点。 同样，这九个点所采集的数据，是 无法识别出这一阶模态的。
28
把测试结构悬挂起来
测试结构需要处于自由状态，采用弹性 连接。 在足够牢固的台架上，使用弹性绳悬挂 测试结构。 一般悬挂点选择在振幅较小的位置，最 佳悬挂点应该是某阶振型节点。 测试结构在激振方向要有一定行程。 对强方向性结构，激振方向之外保持一 定程度固定，避免大幅晃动。
锤击法测量梁构建的模态-工程振动matlab仿真分析
实验报告锤击法测量梁构建的模态姓名：***学号：***指导老师：***院系：***目录1. 实验目的 (1)2. 实验装置 (1)2.1 试件及传感器的布置 (1)2.2 采集系统设置 (2)3. 实验数据处理 (2)3.1 1号传感器与力锤的时域分析 (2)3.2 1号传感器与力锤的频域分析 (3)4. 1号传感器与力锤的频响函数估计 (5)4.1 H1估计 (5)4.2 H2估计 (6)4.3 H1、H2与频响函数之间的比较 (7)5. 估算模态参数 (8)5.1 固有频率、阻尼比的估算 (8)5.2 ANSYS建模进行模态分析 (8)5.3 振型图 (10)5.3.1 一阶振型 (10)5.3.2 二阶振型 (11)5.3.3 三阶振型 (11)1. 实验目的本实验采用LMS模态测试系统对某结构件固有频率进行测量，将实验数据进行处理。
（1）数据频谱分析，获取锤击信号及响应的幅频特性、相频特性、实频和虚频；（2）采用不同的频响函数估计方法对结构频响曲线进行估计，画出幅频、相频、实频、虚频和奈奎斯特图，并进行比较；（3）采用单自由度方法估计结构的频率、阻尼及振型。
2. 实验装置2.1 试件及传感器的布置图2.1.1 试件与传感器的布置图2.2 采集系统设置本次实验采用了锤击法，即用力捶敲击梁结构，采集梁结构振动的相关数据。
实验使用了5个加速度传感器，设置的采样频率：12800Hz，分别率：2HZ；锤击次数为8次，传感器和锤击点的方向设置为X正方向。
3. 实验数据处理3.1 1号传感器与力锤的时域分析图3.1.1 1号传感器与力锤时域图图3.1.2 第七次锤击振动信号时域图如图3.1.1所示，在分析数据后，发现锤击信号比较大，所以对其缩小十倍。
如图3.1.2所示是截取的第七锤的锤击信号。
3.2 1号传感器与力锤的频域分析图3.1.3 1号传感器与力锤频域分析后的幅频、相频图图3.1.4 1号传感器与力锤频域分析后的实频、虚频图图3.1.5 Nyquist图如图3.1.3所示，可以看出此次锤击实验激起了试件的五阶固有频率：一阶是400HZ ,二阶是1080HZ,三阶是2067HZ，四阶是3350HZ，五阶是4818HZ。
LMS_Test._lab_锤击法模态分析步骤
LMS b锤击法模态测试流程比利时LMS国际公司北京代表处技术支持：邓江华LMS Test. Lab锤击法模态测试及分析的流程在软件窗口底部以工作表形式表示，按照每一个工作表依次进行即可，如下图示。
１Documentation――可以进行备忘录，测试图片等需要记录的文字或图片的输入，作为测试工作的辅助记录，如下图示。
２Geometry――创建几何（参见创建几何步骤说明）３Channel setup――通道设置，在该选项卡中可进行数采前端对应通道的设置，如定义传感器名称，传感器灵敏度等操作。
４Calibration――对传感器进行标定５Impact scope――锤击示波，用来确定各通道量程６Impact setup――锤击设置，设置触发级、带宽、窗以及激励点选择７Measure――设置完成后进行测试以下为进行模态测试的流程。
步骤一：通道设置（Channel setup）假设已创建好了模型，传感器已布置完成，数采前端已连接完成。
通道设置窗口如下图示，在锤击法试验中，首先将力锤输入的通道定义为参考通道，其他为传感器对应的通道1——选取测试通道２——定义参考通道，通常为力锤输入的通道３——依次在ChannelGroupld中定义传感器测量类型（对加速度计和力锤则选vibration），在point中定义测点名称（也可对应为几何模型上的节点名，见后），在Direction中设置测点所测振动的方向，InputMode中设置传感器类型（通常为ICP，若为应变则选Bridge,若为位移则选Vlltage DC），在Measured Quantity中定义测量量（加速度、力、位移等），在Electrical Unit中定义输入量的单位，通常均为mv.另外若已经确定传感器的灵敏度则可在Actual Sensitivity中直接输入灵敏度值，否则可在Calibration工作表中进行标定。
注：通道设置中测点名称使用几何模型名称的方法步骤二：锤击示波（Impact scope）在该工作表中可设置测试的量程范围，以保证得到更精确的测试结果。
锤击法在模态分析技术中的研究
锤击法在模态分析技术中的研究摘要：本文重点介绍了试验模态分析的基本理论和试验建模的基本方法。
并通过一个具体的实例说明了锤击法在结构试验模态分析中的具体应用及其特点。
主题词：力锤，试验建模，模态分析1.引言振动测试与分析的是研究结构振动的一种重要的实验方法。
模态分析是振动测试与分析的一种，它主要是通过某种激励方法，使试验对象产生一定的振动响应，继而通过测振仪器直接测量出激励与系统振动的响应特性或直接测量被测对象运转时的振动特性；然后通过一定的信号处理方法，如统计分析、谱分析、相关分析、频响函数分析等，进而确定被测对象的模态参数，如固有频率、阻尼比、振型等。
模态参数为结构物的固有参数，通过它就可能预言结构在某个频段内，在内部或外部各种振源作用下的实际振动响应，从而为结构的动态设计及故障诊断提供重要依据。
结构动力学研究中实验模态分析是一个重要的方面，而实验模态分析技术的基本过程为频率响应函数的测量和参数识别。
必须同时测出使结构产生振动的激励信号和结构的响应信号，才能得到频率响应函数。
激励的方法通常采用激振器和用锤头敲击。
锤击法相对来说设备简单，使用操作方便，特别适用于现场实验，因而应用范围越来越广泛。
1.锤击法的介绍2.1锤击法的基本原理对结构输入一个脉冲的力信号，激起结构微幅振动，同时测出力信号和响应（f），响应信号的自功信号(位移、速度、加速度）。
求出力信号的直功率谱Svv率谱Sxx （f），和力与响应信号的互功率谱Sv x（f）。
即可得出频率响应函数H（f）和相关函数rFx（f）。
（1）（2）单位理想脉冲，冲击持续时间为无穷小，用数学中的狄拉克函数表示为（3）它的傅里叶变换为（4）在锤击过程中由于材料的弹性，冲击持续时间不可能为无穷小，而是有限时间 ,因为脉冲力也不可能为无限大。
假定冲击过程中相互撞击的材料力为理想弹性体，其数学表达式可近似写作（5）它的傅里叶变换为（6）自功率谱函数（7）总能量W（8）2.2锤击法的注意事项2.2.1传感器的选择和安装由于传感器应用十分广泛，类型多种多样，在各行各业都有应用。
一种快速方便的试验模态分析方法——锤击法
一种快速方便的试验模态分析方法——锤击法摘要：本文主要介绍了一种快速方便的试验模态分析方法——锤击法。
该方法通过对结构体系进行钝化处理，利用实验锤击对结构进行激励，利用加速度传感器记录结构动力响应，通过对响应波形进行分析，可以得到结构的自然频率、阻尼比和模态形式等特征参数。
该方法简单易行，不需要复杂的仪器和设备，适用于大多数简单工程结构的模态分析。
文章还对该方法的优缺点进行了讨论，并提出了进一步优化的建议。
关键词：试验模态分析；锤击法；自然频率；阻尼比；模态形式Abstract:This paper mainly introduces a fast and convenient experimental modal analysis method-hammering method. This method passivates the structural system, uses experimental hammering to stimulate the structure, and uses an acceleration sensor to record the dynamic response of the structure. By analyzing the response waveform, characteristic parameters such as the natural frequency, damping ratio, and mode shape of the structure can be obtained. This method is simple and easy to implement, does not require complex instruments and equipment, and is suitable for modal analysis of most simple engineering structures. The article also discusses the advantages and disadvantages of this method and proposes suggestions for further optimization.Keywords: experimental modal analysis; hammering method; natural frequency; damping ratio; mode shape一、概述试验模态分析是工程结构振动分析的重要方法之一，其目的是获取结构的自然频率、阻尼比和模态形式等特征参数，为结构设计、优化、调试及故障诊断提供依据。
制动盘 锤击法 模态试验报告
制动盘锤击法模态试验报告小组成员：。
指导老师：。
时间：2013.121.试验目的1）通过试验加深对模态理论知识的理解和掌握。
3）掌握试验测试系统及其仪器设备的设置与连接方式。
4）熟悉LMS b软件的功能和设置，学习信号采集和分析方法。
5）熟悉模态试验的一般流程与方法。
6）测定并获取离合器操纵系统固定座的自由模态参数，包括固有频率与振型等，以及动态振动特性。
7）对离合器操纵系统固定座的有限元模型进行验证，并为有限元模型的修改提供可靠依据。
2.试验地点和日期•试验地点：同济大学新能源汽车工程中心汽车实验室•试验日期：2013年12月27日3.试验对象制动盘，如图1所示。
图1 制动盘4.试验人员•王友、徐明：有限元预分析；确定激励点与响应点的位置。
•沈嘉怡：LMS b软件操作。
•余瑶：模态参数估计与模型验证的理论分析。
•杨磊：边界条件的设置；传感器的布置；实验设备管理维护。
5.有限元分析在CATIA中进行建模，如图2所示。
图2 制动盘CATIA 建模将模型文件导入ANSYS Workbench进行网格划分和模态分析。
制动盘材料为复合材料，材料属性列出在表1中。
表1 材料属性下表2为计算所得前五阶模态频率。
表2有限元模型模态频率有限元模型各阶振型图如下所示。
（1）（2）（3）（4）（5）6.试验分析6.1.试验测试系统与仪器设备试验测量分析系统由三大部分组成：试验激振系统，响应采集系统，模态分析和处理系统。
其中，试验激振系统包括：力锤；响应采集系统包括加速度传感器和智能采集系统；模态分析和处理系统主要是LMS模态分析软件b 11B。
测试系统结构简图如图3所示。
试验所需仪器设备如表3所示。
表3离合器操纵系统固定座模态试验仪器设备5 数据分析处理软件 1 b 11B图4试验工具——冲击锤6.2.模态分析方法和测量过程6.2.1.激励方法从频响函数的物理意义可知，若知道激励和响应，就可推知系统的特性。
从这个意义上来说，有两种激励方法可供选择，其一是对结构上某点激励，测得所有点的响应，即单点激励的方法。
锤击法模态实验
锤击法简支梁模态实验一、实验目的1、测定直杆模态参数；2、模态分析原理及测试分析方法。
二、实验仪器安装示意图三、实验原理1、模态分析方法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（系统识别），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寻求相应的模型或调整预想的模型参数，使其成为实际结构的最佳描述。
可以用于振动测量和结构动力学分析。
可测得比较精确的固有频率、模态振型、模态阻尼、模态质量和模态刚度。
可用模态实验结果去指导有限元理论模型的修正，使计算机模型更趋于完善和合理。
2、模态分析基本原理（略）3、模态分析方法和测试过程（1）激励方法为进行模态分析，首先要测得激振力及相应的响应信号，进行传递函数分析。
然后建立结构模型，采用适当的方法进行模态拟合，得到各阶模态参数和相应的模态振型动画，形象地描述出系统的振动型态。
根据模态分析的原理，实际应用时，在结构较为轻小，阻尼不大的情况下，常用锤击法激振，即单击拾振法。
（2）结构安装方式在测试中使结构系统处于什么状态，是试验准备工作的一个重要方面。
本实验使试件处于自由状态。
即使试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结构吊起而在水平方向激振，可认为在水平方向处于自由状态。
如果在我们所关心的是实际情况支承条件下的模态，这时，可在实际支承条件下进行试验，放在很软的泡沫上。
四、实验设备DH132型压电式加速度传感器DH5923动态信号测试分析仪LC13F02型力锤DHDAS控制分析软件五、实验步骤横梁如图下图所示，长（x向）500mm，宽(y向)40mm，欲使用多点敲击、单点响应方法做其z 方向的振动模态，可按以下步骤进行。
梁的结构示意图和测点分布示意图（1）测点的确定此梁在y、z方向尺寸和x方向（尺寸）相差较大，可以简化为杆件，所以只需在x方向顺序布置若干敲击点即可（采用多点敲击、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。
锤击法模态测试流程
锤击法模态测试流程一、测试前的准备。
1. 设备方面。
咱得先把测试要用的设备都找齐喽。
那肯定少不了力锤呀，这力锤就像一个小鼓手，是用来给咱的测试对象“敲敲打打”的。
还有加速度传感器呢，它就像是个小耳朵，专门去听那些被敲击后的反应。
这些设备可得检查好，就像出门前检查自己的东西有没有带齐一样。
比如说力锤的锤头有没有松动呀，加速度传感器的线有没有破损之类的。
2. 测试对象。
再看看咱们要测试的东西，也就是测试对象。
得把它安置在一个合适的地方，这个地方要尽量减少外界的干扰。
要是测试对象是个小零件，那得把它稳稳地固定住，不能让它在被锤击的时候乱动。
要是个大家伙，也得找个相对稳定的支撑，就像给它找个舒服的小窝，这样测试出来的数据才准呢。
二、开始锤击测试。
1. 锤击点的选择。
接下来就到了锤击这个环节啦。
那锤击点的选择可重要了呢。
不能随便乱敲，就像我们不能在墙上乱钉钉子一样。
要根据测试对象的形状、结构来选择合适的锤击点。
比如说，如果是个长方体的东西，我们可以沿着它的棱边或者面的中心位置开始锤击，这样能让它比较均匀地受到力的作用，就像给它做个全身按摩一样。
2. 锤击力度。
锤击的力度也有讲究哦。
不能太轻，太轻了就像给它挠痒痒，测试对象可能都没什么反应，这样得到的数据就不准确啦。
也不能太重，太重了可能会把测试对象给弄坏呢，那可就不好了。
得找到一个合适的力度，这个力度要既能让测试对象有明显的反应，又不会对它造成伤害。
就像我们和朋友开玩笑的时候，力度要刚刚好，这样大家才都开心嘛。
而且每一次锤击的力度尽量保持一致，这样得到的数据才有可比性。
三、数据采集。
1. 传感器的工作。
在锤击的时候，加速度传感器就开始工作啦。
它会很灵敏地捕捉到测试对象因为锤击而产生的振动情况。
这时候就像它在跟我们悄悄说：“看，我听到了好多有趣的东西呢。
”这些捕捉到的数据就会被传输到我们的采集设备上。
2. 采集设备的设置。
采集设备也得设置好。
比如说采样频率呀，这个得根据测试对象的特性来定。
实验十 用锤击法测量简支梁的模态参数
实验十用锤击法测量简支梁的模态参数一、实验目的1、了解测力法实验模态分析原理。
2、掌握用锤击法测试结构模态参数的方法。
二、实验系统框图图1-2-19 测试系统框图三、实验原理目前，结构的特性参数测量主要有三种方法：经典模态分析、运行模态分析（OMA）和运行变形振型分析(ODS)。
1、经典模态分析也称实验模态分析，它是通过给结构施加一个激振力，激起结构振动，测量结构响应及激振力之间的频率响应函数，来寻求结构的模态参数。
因此，实验模态分析方法也称测力法模态分析。
在测量频率响应函数时，可采用力锤和激振器两种激励方式。
力锤激励方式简单易行，特适合现场测试，一般支持快速的多参考技术和小的各向同性结构。
由于力锤移动方便，在这种激励方式下，一般采用的是多点激励，单点响应方式，即测量的是频率响应函数矩阵中的一行。
激振器激励时，由于激振器安装比较困难，多采用单点激励、多点响应的方法，即测量的是频率响应函数矩阵中的一列。
这种激励方式可使用多种激励信号，且激振能量较大，适合于大型或复杂结构。
2、运行模态分析与经典模态分析相比，不需要输入力，只通过测量响应来决定结构的模态参数，以此，这种分析方法也称为不测力法模态分析。
其优点在于无需激励设备，测试时不干扰结构的正常工作，且测试的响应代表了结构的真实工作环境，测试成本低，方便和快速。
测量能够被一次完成（快速，数据一致性好）或多次完成（受限于传感器的数量），若一次测量（一个数据组）时，不需要参考传感器。
而多次测量（多个数据组）时，对所有的数据组，需要一个或多个固定的加速度传感器作为参考。
3、运行变形振型分析中，测量并显示结构在稳态、准稳态或瞬态运行状态过程中的振动模式。
引起振动的因素包括发动机转速、压力、温度、流动和环境力等。
ODS分析包括时域ODS、频谱域ODS(FFT或者Order)、非稳态升/降速ODS。
根据结构的阻尼特性及模态参数特征，模态分析可分为实模态分析和复模态分析。
锤击法模态实验
锤击法模态实验锤击法简⽀梁模态实验⼀、实验⽬的1、测定直杆模态参数；2、模态分析原理及测试分析⽅法。
⼆、实验仪器安装⽰意图三、实验原理1、模态分析⽅法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（系统识别），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寻求相应的模型或调整预想的模型参数，使其成为实际结构的最佳描述。
可以⽤于振动测量和结构动⼒学分析。
可测得⽐较精确的固有频率、模态振型、模态阻尼、模态质量和模态刚度。
可⽤模态实验结果去指导有限元理论模型的修正，使计算机模型更趋于完善和合理。
2、模态分析基本原理（略）3、模态分析⽅法和测试过程（1）激励⽅法为进⾏模态分析，⾸先要测得激振⼒及相应的响应信号，进⾏传递函数分析。
然后建⽴结构模型，采⽤适当的⽅法进⾏模态拟合，得到各阶模态参数和相应的模态振型动画，形象地描述出系统的振动型态。
根据模态分析的原理，实际应⽤时，在结构较为轻⼩，阻尼不⼤的情况下，常⽤锤击法激振，即单击拾振法。
（2）结构安装⽅式在测试中使结构系统处于什么状态，是试验准备⼯作的⼀个重要⽅⾯。
本实验使试件处于⾃由状态。
即使试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结构吊起⽽在⽔平⽅向激振，可认为在⽔平⽅向处于⾃由状态。
如果在我们所关⼼的是实际情况⽀承条件下的模态，这时，可在实际⽀承条件下进⾏试验，放在很软的泡沫上。
四、实验设备DH132型压电式加速度传感器 DH5923动态信号测试分析仪 LC13F02型⼒锤DHDAS控制分析软件五、实验步骤横梁如图下图所⽰，长（x向）500mm，宽(y向)40mm，欲使⽤多点敲击、单点响应⽅法做其z ⽅向的振动模态，可按以下步骤进⾏。
梁的结构⽰意图和测点分布⽰意图（1）测点的确定此梁在y、z⽅向尺⼨和 x⽅向（尺⼨）相差较⼤，可以简化为杆件，所以只需在x⽅向顺序布置若⼲敲击点即可（采⽤多点敲击、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。
试验模态分析的两种方法
试验模态分析的两种方法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。
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。
模态分析最终目标在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。
试验模态分析主要有以下两种方法,OROS模态分析软件MODEL 2 完全具备了这两种常用的模态方法。
锤击法模态测试用于满足锤击法结构模态试验，以简明、直观的方法测量和处理输入力和响应数据，并显示结果。
提供两种锤击方法：固定敲击点移动响应点和固定响应点移动敲击点。
用力锤来激励结构，同时进行加速度和力信号的采集和处理，实时得到结构的传递函数矩阵。
能够方便地设置测量参数，如触发量级、测量带宽和加窗类型，同时对最优的设置提供建议指导。
激振器法模态测试主要是通过分析仪输出信号源来控制激振器，激励被测试件，输出信号有先进扫频正弦，随机噪声，正弦，调频脉冲等信号。
支持单点激励（SIMO）与多点同时激励法(MIMO)。
1）几何建模结构线架模型生成，节点数和部件数没有限制，测量点DOF自动加到通道标示；建立几何模型，以3维方式显示测量和分析结果。
结构模型可以作为单个部件的装配，及采用不同的坐标系（直角、圆柱、球体坐标系），要求除点的定义外，还可定义线和面，真实的显示试验结构。
结构线架模型生成，节点数和部件数没有限制，测量点自由度自动加到通道标示。
力锤激励法简支梁模态实验报告
力锤激励法简支梁模态实验报告1. 《力锤激励法简支梁模态实验报告：好奇的开端》哎呀，你们知道吗？老师说要做力锤激励法简支梁模态实验的时候，我就像个小问号，满脑子都是疑惑。
我拉着同桌问：“这力锤激励法是啥玩意儿啊？感觉好神秘。
”同桌也挠挠头说：“我也不太懂，不过听起来很酷。
”就像我第一次看到魔术师变戏法，根本不知道那些奇妙的现象是怎么来的。
我们班就像一个小小的探索队，大家都对这个实验充满了好奇。
这就像我们在探索一个神秘的宝藏，力锤激励法就是打开宝藏的钥匙，简支梁模态就像是宝藏里的宝贝，我们急切地想揭开它的秘密。
2. 《力锤激励法简支梁模态实验报告：准备的小插曲》我们开始准备实验器材啦。
我看着那些奇奇怪怪的仪器，对负责器材的同学喊：“这都是些啥呀？怎么用啊？”那同学笑着说：“别急，我来给你讲。
”他像个小专家一样，拿起力锤说：“这个力锤就像我们敲门的小拳头，敲在简支梁上，就能让它‘说话’啦。
”我心想，这可真有趣。
这就好比我们要做一顿大餐，这些器材就是食材和厨具，我们得好好准备，才能做出美味的实验结果。
在这个过程中，我们互相帮忙，有个同学不小心把小零件弄掉了，大家就一起找，那种感觉就像一家人在找丢失的宝贝，充满了温暖和团结。
3. 《力锤激励法简支梁模态实验报告：第一次敲击》终于要开始敲简支梁啦。
我拿着力锤，心里有点紧张，就像我第一次上台演讲一样。
旁边的同学鼓励我说：“加油，就像敲鼓一样敲下去就好。
”我深吸一口气，“咚”的一声敲了下去。
那声音在实验室里回荡，就像一声小小的春雷。
有个同学兴奋地说：“哇，这声音就像是简支梁在跟我们打招呼呢。
”这时候我感觉我们和简支梁就像新朋友一样，通过这一敲，开始互相了解。
这一敲，就像打开了一扇通往神秘世界的门，我们都迫不及待地想知道门后面有什么。
4. 《力锤激励法简支梁模态实验报告：奇怪的数据》当我们开始记录数据的时候，发现有些数据很奇怪。
我皱着眉头对小组伙伴说：“这数据怎么这么怪啊？是不是我们哪里做错了？”一个小伙伴说：“别急，我们再检查检查。
锤击法模态试验中移动力锤和移动传感器两种方法比较
锤击法模态试验，对比移动力锤固定传感器和移动传感器固定力锤两种方法优缺点锤击法模态试验可以分为两类：移动力锤固定传感器和移动传感器固定力锤。
每种方法都有各自的优点和缺点。
在一个方向上用PCB单轴加速度传感器做模态锤击试验，模态软件采用晶钻仪器模态分析软件EDM-Modal，当我们采用移动力锤固定传感器方法时得到频响函数FRF矩阵的一行，当采用移动传感器固定力锤方法时得到FRF矩阵的一列。
当得到FRF矩阵的一列时，我们可以交换每个FRF响应和激励的位置，从而得到FRF矩阵的一行。
接着用曲线拟合一列FRF矩阵元素，可以求得试验结构的模态参数。
然而，一些测试使用多个加速度计或在多个方向测量数据。
尽管基本原理和采用一个单轴加速度传感器相同，但在进行试验时必须确保FRF矩阵有完整的行或完整的列。
如果所得到的FRF矩阵不包含完整的行或完整的列，则无法得到结构的固有频率、振型和阻尼。
一个单轴和三轴加速度传感器的不同的锤击试验方法1.移动力锤固定传感器响应测量点固定在图1点3，力锤可以敲击整个结构任意位置。
这种方法的缺点是测量时间长。
另一个缺点是难以激励起复杂的被测结构的模态。
这种方法的优点是不会引入的附加质量效应。
图1 移动力锤试验2.移动传感器固定力锤激励点固定在图2点1，加速度传感器可以在整个结构上移动。
这种方法有助于激励起复杂的结构的模态。
如果使用多个加速度传感器可以缩短试验次数。
然而，移动传感器会引入附加质量效应，影响结果的准确性。
图2 移动传感器试验现在我们来看一个例子，目的是测试结构的三维模态。
获取一个结构的三维模态需要从三个方向获取数据。
1.移动响应点（三轴加速度传感器）固定激励点在固定点（如点1）对结构进行激励，移动三轴加速度传感器，采集结构在x、y和z三个方向上的响应，从而获得FRF矩阵完整的一列。
这个方法的优点是比较容易激励起结构的模态。
然而，移动三轴加速度传感器会产生质量附加效应。
为了减轻这种效应的影响，可以使用质量小的三轴加速度传感器。
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锤击法简支梁模态实验
一、实验目的
1、测定直杆模态参数；
2、模态分析原理及测试分析方法。
二、实验仪器安装示意图
三、实验原理
1、模态分析方法
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（系统识
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寻求相应的模型或调整
预想的模型参数，使其成为实际结构的最佳描述。
可以用于振动测量和结构动力学分析。
可测得比较精确的固有频率、模态振型、模态
阻尼、模态质量和模态刚度。
可用模态实验结果去指导有限元理论模型的修正，使计算机模型更趋于完善和合理。
2、模态分析基本原理
（略）
3、模态分析方法和测试过程
（1）激励方法
为进行模态分析，首先要测得激振力及相应的响应信号，进行传递函数分析。
然后建立结构模型，采用适当的方法进行模态拟合，得到各阶模态参数和相应的模态振型动画，形象地描述出系统的振动型态。
根据模态分析的原理，实际应用时，在结构较为轻小，阻尼不大的情况下，常用锤击法
激振，即单击拾振法。
（2）结构安装方式
在测试中使结构系统处于什么状态，是试验准备工作的一个重要方面。
本实验使试件处于自由状态。
即使试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结构吊起而在水平方向激振，可认为在水平方向处于自由状态。
如果在我们所关心的是实际情况支承条件下的模态，这时，可在实际支承条件下进行
试验，放在很软的泡沫上。
四、实验设备
DH132型压电式加速度传感器 DH5923动态信号测试分析仪 LC13F02型力锤DHDAS控制分析软件
五、实验步骤
横梁如图下图所示，长（x向）500mm，宽(y向)40mm，欲使用多点敲击、单点响应方法
做其z 方向的振动模态，可按以下步骤进行。
梁的结构示意图和测点分布示意图
（1）测点的确定
此梁在y、z方向尺寸和 x方向（尺寸）相差较大，可以简化为杆件，所以只需在x方向顺序布置若干敲击点即可（采用多点敲击、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。
实验中x 方向把梁分成十六等份，即可布十七个测点。
选取拾振点时要避免使拾振点在模态振型的节
点上，此处取拾振点在六号点处。
（2）仪器连接
仪器连接下图所示，其中力锤上的力传感器接动态采集分析仪的第一通道（即振动测量通道），压电加速度传感器接第二通道（振动测试通道）。
仪器连接及传感器分布示意图
（3）打开仪器电源，启动DHDAS2003控制分析软件，选择分析/频响函数分析功能。
在新建的四个窗口内，分别显示频响函数数据、1-1通道的时间波形、相干函数和1-2通道的时间波形。
（4）参数设置
打开动态采集分析仪电源，启动DHDAS2003软件，选择分析/频响函数分析，打开新窗口，点击右键，信号选择/选择频响函数。
分析参数设置
采样率：1KHz
采样方式：瞬态
触发方式：信号触发
延迟点数： -200
平均方式：线性平均
平均次数： 4
时域点数:1024或2048
预览平均：√
系统参数设置
参考通道：1-1
工程单位和灵敏度：将两个传感器灵敏度输入相应的通道的灵敏度设置栏内。
传感器灵敏度为K CH（PC/EU）表示每个工程单位输出多少PC的电荷，力在参数表中工程单位设为牛顿N，则此处为PC/N；加速度在参数表中工程单位设为m/s2 ，则此处为PC/ m/s2量程范围：调整量程范围，使实验数据达到较好的信噪比。
调整原则：不要使仪器过载，也不要使得信号过小。
模态参数：编写测点号和方向。
采用单点拾振法时，如果测量1号点的频响函数数据，在1-1通道（力锤信号）的模态信息/节点栏内输入1，测量方向输入+Z；响应通道（加速度传感器信号）内输入传感器放置的测点号，方向为+Z。
注意：
移动敲击时，当力锤移动到其他点进行敲击测量时，就必须相应的修改力锤通道的模态信息/节点栏内的测点编号。
每次移动力锤后都要新建文件。
用力锤敲击各个测点，观察有无波形，如果有一个或两个通道无波形或波形不正常，就
要检查仪器是否连接正确、导线是否接通、传感器、仪器的工作是否正常等等，直至波形正确为止。
使用适当的敲击力敲击各测点，调节量程范围，直到力的波形和响应的波形既不过载也不过小。
预览平均方式打开后，软件在每次敲击采集数据后，提示是否保存该次试验数据。
需要判断敲击信号和响应信号的质量，判断原则为：力锤信号无连击，信号无过载。
(5）数据预处理
调节采样数据
采样完成后，对采样数据重新检查并再次回放计算频响函数数据。
一通道的力信号加力窗，在力窗窗宽调整合适。
对响应信号加指数窗。
设置完成后，回放数据重新计算频响函数数据。
（6）模态分析
几何建模：自动创建矩形模型，输入模型的长宽参数以及分段数；打开节点坐标
栏，编写测点号；
导入频响函数数据：从上述实验得到数据文件内，将每个测点的频响函数数据读
入模态软件，注意选择测量类型：单点拾振测量方式
参数识别：首先光标选择一个频段的数据，点击参数识别按钮，搜索峰值，计算
频率阻尼及留数（振型）。
（7）振型编辑
模态分析完毕以后可以观察、打印和保存分析结果，也可以观察模态振型的动画显示。
（8）动画显示
打开振型表文件和几何模型窗口，在振型表文件窗口内，按数据匹配命令，将模态参数数据分配给几何模型的测点。
进入到几何模型窗口，点击动画显示按钮，几何模型将相应模态频率的振型以动画显示出来。
在振型表文件内鼠标选择不同的模态频率，几何模型上就相应的将其对应的振型显示出来。
在几何模型窗口内，使用相应按钮可以动画进行控制，如更换在视图选择中选取显示方式：单视图、多模态和三视图；改变显示色彩方式；振幅、速度和大小，以及几何位置。
六、实验结果和分析
1、记录模态参数
模态参数第一阶第二阶第三阶第四阶第五阶频率
阻尼
2、打印出各阶模态振型图。