车桥模态试验试验数据处理及分析
某轿车前后桥有限元模型分析及试验验证
应 变片
位 置
ｌ
２７ ２
误差
／ ％
后桥实验也是选择 两轮同时上抬的工况下进
行的，将后桥按使用状 态安装在试验 台上 ， 中 其
１ ２ ， 处固定 ， ，６ ， ，３ ４ ５ 处为加载点． 加载方向
为 ｚ轴负方向 （ 垂直向下 ）． 载荷大小 ：两点均
某轿 车前后桥有限元模 型分析及试 验验证
周一 平 ，朱 海林
摘 要 ：利用轿 车前、后桥 的 ＰｏＥ三维数模建立其有 限元模型 ，将 Ｃ Ｄ 和 Ｃ Ｅ有机地结 ｒ／ Ａ Ａ
合在一起 ，提 高建模 效率．同时 ，为 了验证模 型分析 结果 的精确度 ，对前、后桥 进行 自由模 态以及静 态加 载试验 ，使 该有 限元模型能够作 为其他工况分析的模 型． 关键词 ：前桥 ；后桥 ；有 限元 ；模 态分析 ；强度 分析
为 ２００ ０ Ｎ．
ｌ、３ ５Ｏ ３５ ．６ ４５ ．６
图８ 所示后桥左半部分 ，试验时测量点 Ａ，
３ 后桥静强度计算结果的分析 ． ２ 建立好后桥的有 限元模型后 ，在四个点处进行 约束处理 （ 见图 ７ ． ） 另外 ， 根据两轮 同时上抬 ， 在 ５ ６ 和 两点上集中加载 ， 加载力为 ２ ０ 确定力 ０ ０ Ｎ，
中圈分 类 号 ：Ｕ４ ７４ ４ Ｏ２ １ ２ ６ ．９ ； ４ ． ８ 文献标 志 码 ：Ａ
Ｆｉ ｉｅＥｌ ｍ ｅ ｔ ｎ ｔ ｅ ｎ Ａｎａｙ ｉ ｎｄ Ｔｅ ｔＶａ ｉ ａ ｅｏ ｌ ｓｓａ ｓ ｌｄ ｔ ｆ
Ｆｒ ｎｔａ ｄ Ｒｅ ｒＭ ｅ ｏ ｎ ａ ｍｂｅ ｆＯｎｅＣ ｒ ｒｏ ａ
统，系统上的四个支臂通过胶套筒与前桥 四点相 连接 ， 四点连接处为前桥悬挂系统向前桥传力 该 点． 汽车前桥是连接汽车前悬挂系统 的控制臂和 承载臂的附件结构 ， 前桥的几何模型如 图 ｌ 所示．
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。
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。
公路桥梁车桥动力相互作用的模态综合分析方法
公路桥梁车桥动力相互作用的模态综合分析方法王鑫【摘要】针对车辆与桥梁间的耦合振动进行全过程分析.通过有限元软件对桥梁进行模态分析,在此基础上建立三维车辆模型与桥梁模型组成互动体系的振动时变方程组,通过数值积分求解.分析方法考虑了桥面平整度、车速等因素.该法不受桥型、跨径等因素的制约,可以模拟多车道和多车辆,有更强的通用性,优化精简了桥梁结构的自由度,提高了计算速度,计算结果精确可靠.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2010(010)013【总页数】5页(P3134-3138)【关键词】公路桥梁;动力分析;车辆;模态综合分析;平整度【作者】王鑫【作者单位】黑龙江省公路工程监理咨询公司,哈尔滨,150001【正文语种】中文【中图分类】U441.3自 19世纪中期以来,对桥梁振动问题已进行了大量研究。
从最初的移动荷载作用于桥梁,到现在的采用有限元方法模拟车桥互动体系振动。
这种方法能有效模拟车桥互动体系振动全过程,具有较高的计算精度和可靠的计算结果。
然而大型桥梁对结构进行有限元离散比较困难,并且对不同桥型来说通用性不强[1,2]。
现参考已有的关于模态叠加法的研究成果,提出基于模态综合的公路桥梁车桥耦合振动分析的实现方法,详细分析桥面平整度、桥梁挠度、车速等因素对车桥耦合动力响应的影响,得出了一些有益的结论。
1 基本原理利用 ANSYS、SAP等通用有限元软件建立桥梁模型并进行模态分析,得到桥梁各阶振型的振型向量及振动频率;然后选择合适的车辆模型并建立其振动方程;再通过车轮和桥面作用点之间的一对相互作用力联立两个方程组,建立车桥振动耦合方程。
通过 Newmark-β或 Wilson-β等数值积分方法求解,可得到桥梁结构的任意位置在任意时刻的变形,进而可以求出结构内力及应力。
1.1 汽车空间模型汽车由车体、支悬装置、车轴和轮胎组成。
建立车辆模型时,可将车辆质量集中在车体和车轴,支悬装置和轮胎由弹簧和阻尼器模拟。
模态分析实验报告
模态分析实验报告1.引言模态分析是一种常用的结构动力学方法，旨在研究结构在不同频率下的振动特性，对于结构设计和加固具有重要意义。
本实验旨在通过模态分析方法，研究一个简单的结构体系的固有频率和振型。
2.实验目标通过实验测量和计算，得到结构的第一、第二和第三固有频率，并利用模态分析方法绘制结构的振型图。
同时，通过实验结果对比，验证模态分析方法的有效性。
3.实验材料和方法（1）材料：实验所用的结构是一个简单的桥梁模型，由若干根长木棒组成。
（2）方法：悬挂测频仪对结构进行激振，通过麦克风捕捉振动信号，并用计算机进行分析和处理。
4.实验过程（1）组装结构体系：根据实验设计要求，组装简单桥梁模型，确保结构的稳定性和一致性。
（2）悬挂测频仪：将测频仪正确安装在结构体系的一侧，并调整好位置和角度。
（3）激振：根据测频仪的说明书，调节激振源的频率和幅值，使结构产生振动。
（4）数据记录：用麦克风将振动信号转化为电信号，并通过计算机采集和记录数据。
（5）模态分析：利用采集的数据，进行模态分析，计算结构的固有频率和振型。
（6）数据处理：整理和分析实验结果，绘制振型图并与理论值进行比较。
5.结果分析通过实验和数据处理，得到结构的第一、第二和第三固有频率分别为f1、f2和f3、根据模态分析方法，绘制结构的振型图。
将实验结果与理论值进行比较，进行误差分析、灵敏度分析等。
6.结论本实验利用模态分析方法，研究了一个简单的结构体系的固有频率和振型，并通过实验结果与理论值的比较，验证了模态分析方法的有效性。
通过本实验，我们更深入地理解了结构振动的基本原理和方法，具备了一定的模态分析实验技能。
7.实验总结本实验通过模态分析方法研究了结构的振动特性，对于结构设计和加固具有重要意义。
在实验过程中，我们遇到了一些困难和问题，通过积极探索和思考，取得了一定的实验成果。
但我们也发现了许多不足之处，如实验设计和数据处理的精确性等，需要进一步改进和完善。
7第七章 实验 车辆-桥梁耦合系统模态分析实验实验报告
车辆——桥梁耦合系统模态分析实验一、实验目的：1.学习并掌握桥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.掌握测力和不测力算法进行模态参数识别的原理和方法。
二、实验内容：分别对车辆激励、随机激励及力锤激励作用下斜拉桥模态进行测试分析。
三、实验仪器及实验框图1.实验仪器：加速度传感器、电荷适调器、力锤、信号采集分析系统（DH5922测试分析系统）、计算机及结构动态分析软件、斜拉桥模型、车辆模型、传感器连接导线等2.实验框图：四、实验步骤：按实验框图所示进行仪器连接。
1.车辆激励作用下斜拉桥模态分析1）测点布置，参考点的选择在斜拉桥模型上选择测点，并分别编号，试验中选择了5个测试点，编号分别为1-5，对应接入测试系统的1-5号通道，并选择5号测点为参考点，位于斜拉桥右边跨跨中位置。
2）打开DH5922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。
运行参数设置如图1所示。
系统参数包括采样频率、分析频率、采样方式、采样批次等，如图2所示。
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，如图3所示。
图1 运行参数选择设置图2 系统参数设置图3 通道参数设置4）通道平衡，清零，开始采样。
进行跑车激励，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，如图4所示。
采到的3通道的时程曲线如图5所示。
采样过程中可在任意窗口随时查看其他的实时谱信号，如图6所示。
该软件具有自动保存数据功能。
图4 采样时钟计时图5 第3通道采样时程曲线图6 信号选择窗口5）数据的处理与分析。
打开桌面的“DHMA模态分析软件”，在弹出的提示窗口中选择“不测力法”，如图7所示。
图7 分析方法选择6）新建工程文件，选择合适的方法建立结构文件，建立好的斜拉桥结构文件及测点号布置如图8所示。
汽车整车及零部件试验模态分析测试技术_张立军
汽车整车及零部件试验模态分析测试技术同济大学汽车工程系 张立军 余卓平 靳晓雄 周 宏 [摘要]试验模态分析技术是获取结构动态特性的最重要手段之一。
本文首先介绍了模态试验分析动态测试技术的基本内容,然后依次详细阐述了汽车白车身、充气轮胎以及后桥模态分析试验的动态测试的试验方案和具体方法,并提供了部分模态试验分析的实测模态参数。
叙词: 模态分析 汽车结构 试验1 引言随着生活水平的不断提高,人们对汽车综合性能的要求也日益提高。
其中,减轻振动强度,降低噪声水平,提高乘车舒适性是最重要的内容之一,而且正受到越来越多的重视。
这就使优化汽车系统的动态特性,控制振动和噪声成为非常突出的问题。
曾有汽车生产企业基于原车型进行修改得到变型车时,忽视了结构修改对汽车系统动态特性的改变,导致车内噪声恶化,造成了不应有的损失。
目前,对结构动态特性的预测、测试和修改已经不是一件十分困难的事。
其中,模态分析技术成为最重要的技术之一。
模态分析技术主要是指试验模态分析技术。
所谓试验模态分析技术是通过振动模态试验获得表征结构动态特性的模态参数的一种动态分析方法。
通过对结构的模态试验获得模态参数,可以为结构设计部门设计和改型提供结构动态基本参数,进行结构系统的振动特性分析,结构动力特性优化设计和修改等。
正是由于试验模态分析技术巨大的工程实用价值,使其成为利用振动理论解决工程问题的最重要、应用最广泛的技术手段。
对于包含数以千计零件、结构极其复杂、运行工况恶劣多变的汽车,必须重视结构系统的动态特性的设计优化,因此必须研究模态分析技术在汽车中的应用问题,尤其是试验模态分析技术的应用。
模态分析的关键是获得精度高,可信度高的频率响应函数(或脉冲响应函数),而这又取决于动态测试环节。
因此,本文将着重探讨汽车整车及零部件的试验模态分析技术中的动态测试技术,而且偏重于具体的实施问题。
首先介绍试验模态分析动态测试技术的基本内容,然后依次详细阐述汽车白车身、充气轮胎以及后桥模态分析试验的动态测试的试验方案和具体方法,最后提供部分实际模态分析得到的模态参数结果。
斜拉桥模态测试与分析
.% 将该模型作为基准模型 ! 可以为大桥 进行进
一步的抗震 # 抗风以及健康监测提供研究依据 " 参考文献
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车桥磨合实验报告模板
车桥磨合实验报告模板实验目的：通过车桥磨合实验模拟车辆在使用初期的磨合过程，了解车桥磨合的原理、方法和作用，分析磨合对车桥性能的影响。
实验原理：车桥磨合是指新安装的车桥在使用初期通过摩擦和热量的作用，使车桥各部件逐渐适应和磨合达到最佳状态的过程。
磨合过程中，润滑油起到润滑和冷却的作用，减小磨损和摩擦。
因此，车桥磨合实验主要通过在测试台上模拟车辆行驶的条件，使车桥各部件的表面和内部形成相对均匀的磨合状态。
实验装置：1. 车桥测试台：用于模拟车辆行驶的工况，能够提供不同速度和负载条件下的驱动和加载。
2. 润滑系统：用于提供适当的润滑和冷却剂，确保车桥各部件的正常工作。
实验步骤：1. 将待测试的车桥安装在测试台上，连接好润滑系统。
2. 设定实验条件，包括速度、负载和时间等参数。
3. 启动测试台，使车桥处于工作状态，开始磨合实验。
4. 在实验过程中，定期检查润滑系统的工作状态，确保润滑和冷却的效果。
5. 当达到设定的磨合时间后，停止测试台的运行，结束实验。
实验结果：1. 根据实验数据和观察，磨合过程中车桥各部件的摩擦逐渐减小，表面逐渐平整，与配合面的接触越来越紧密，修复表面粗糙度，提高工作表面的硬度和强度。
2. 磨合过程中，由于摩擦和热量的作用，车桥内部的气孔逐渐关闭，减小各部件的松动程度，提高传动效率，降低能耗。
3. 合理的磨合过程可以提高车桥的使用寿命、可靠性和性能，并减少故障的发生。
讨论与分析：1. 车桥的磨合时间和频率应根据具体车辆的使用情况和设计要求进行确定，过长或过短的磨合时间都会影响车桥的工作性能。
2. 润滑油的选择和使用要符合车桥的要求，过高或过低的油温会导致润滑效果不佳，影响磨合效果。
3. 磨合过程中，应注意检查车桥各部件的磨损情况和温度变化，及时采取措施防止过度磨损和过高温度的发生。
结论：通过车桥磨合实验，我们深入了解了车桥磨合的原理、方法和作用。
磨合过程中，车桥各部件逐渐适应和磨合，表面和内部达到相对均匀的状态，提高了车桥的性能和可靠性。
重载汽车驱动桥壳行驶状态下的试验模态研究
重载汽车驱动桥壳行驶状态下的试验模态研究汽车驱动桥壳是汽车动力传输系统中的重要组成部分，它连接了发动机和车轮，负责将动力从发动机传递到车轮，使汽车能够行驶。
在汽车的设计和制造过程中，对驱动桥壳进行试验是必不可少的。
本文将对重载汽车驱动桥壳行驶状态下的试验模态进行研究，通过实验和模拟分析来评估其性能和可靠性。
首先，我们需要选择适当的试验方法和测试设备来对驱动桥壳进行试验。
试验方法可以包括静态试验和动态试验，测试设备可以是试验线或专门设计的试验装置。
通过试验，我们可以获取驱动桥壳在不同负载和速度条件下的工作特性和性能数据。
在实验过程中，我们需要关注驱动桥壳的承载能力、传动效率、散热性能、噪音和振动等指标。
通过加载不同的负载和变化车速，我们可以评估驱动桥壳在不同工况下的可靠性和稳定性。
同时，我们还可以利用传感器和仪器来监测和记录驱动桥壳的温度、压力、振动和噪音等工作状态参数，以进一步分析和评估其性能。
在试验过程中，我们还可以利用模拟软件和数学模型来对驱动桥壳进行虚拟试验。
通过建立合适的模型和参数，我们可以模拟不同工况下的运行情况，并评估驱动桥壳在这些情况下的性能和可靠性。
这种虚拟试验的方法具有成本低、效率高、操作灵活等优点，可以为实际试验提供更全面和详细的参考。
综上所述，重载汽车驱动桥壳行驶状态下的试验模态研究是非常重要的，它可以帮助我们评估驱动桥壳的性能和可靠性，并为汽车的设计和制造提供参考和指导。
通过合理的试验方法和测试设备，我们可以获取驱动桥壳在不同工况下的工作特性和性能数据，同时可以利用模拟软件和数学模型来进行虚拟试验。
这些研究成果将为汽车工程技术的开发和进步提供重要的支持和指导。
纯电动汽车驱动桥模态分析
纯电动汽车驱动桥模态分析张爽;陈长征【摘要】针对纯电动汽车驱动桥进行振动噪声研究.通过三维软件建立驱动桥的三维模型,对三维模型进行有限元模态分析,获取驱动桥前6阶固有模态参数.再对纯电动汽车实体驱动桥进行试验模态分析,将两种方法获得的模态参数进行比对,验证了有限元模态分析方法的正确性,再将获得的模态参数与外界激励耦合情况进行研究,为模态分析技术在纯电动汽车领域的应用提供参考.【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2018(000)011【总页数】3页(P27-29)【关键词】振动噪声;纯电动汽车驱动桥;有限元模态分析;试验模态分析【作者】张爽;陈长征【作者单位】沈阳工业大学机械工程学院,沈阳 110780;沈阳工业大学机械工程学院,沈阳 110780【正文语种】中文【中图分类】U463.2180 引言随着全球汽车的不断递增，能源短缺和环境污染成为不可忽视的问题，纯电动汽车(Pure Electric Vehicle，PEV)通过电池带动电动机实现汽车的驱动，保证了噪声低，功率高，与传统的内燃机汽车相比较，在环境保护方面优势巨大 [1]。
纯电动汽车在各国大力发展和大面积应用，对实现节约能源，保护环境起到了重要作用[2]。
电动汽车的噪声振动舒适度等因素对电动汽车的整体评价影响极大。
电动汽车承受来自地面传到驱动桥的振动，因此纯电动汽车电驱动桥的固有振动频率和振型是研究汽车振动以及舒适度的重要因素，模态分析技术是研究结构体固有特性的一种方法，对分析纯电动汽车驱动桥的固有频率和振型是必不可少的[3]。
本文利用SolidWorks对纯电动汽车驱动桥进行三维建模，通过ANSYS Workbench中的模态分析模块对驱动桥模型进行分析，提取它的前6阶固有频率和振型，然后再利用试验模态分析方法对纯电动汽车驱动桥实体进行分析，比较两种方法获得模态参数的同异，肯定了有限元方法获得参数的正确性；再将获得的模态参数与外界激励耦合情况进行研究，为进一步研究纯电动汽车驱动桥的动态特性打下基础。
桥式起重机结构模态分析
图 2 第 1 阶模态及振型
图 3 第 2 阶模态及振型
4 结论 (1) 结构振型展示了结构固有振动形态。 通过分
析振型, 易于找出结构薄弱之处, 判别产生振动的原 因。 因此, 振型分析有利于在桥架结构设计阶段预测 其动态特性, 为桥架结构优化和疲劳强度校核提供理 论依据。 从振型分析中可知, 主梁参与了多种形式的 振动, 为确保结构预期的疲劳寿命, 应在设计和制造
·70·
机 械 工 程 与 自 动 化 2009 年第 5 期
中加强上、 下盖板与腹板的连接强度, 重视该部位焊 接质量, 以提高其疲劳寿命。
(2) 从结构的动态特性来看, 主梁的第 1 阶固有
频率f = 21153 8 H z, 大于2 H z, 符合起重机设计规范。 (3) 以上分析可供设计人员在其他箱形梁式桥式
桥式起重机广泛应用于工矿企业, 对大型、重载、 高速的桥式起重机引起的振动不可忽视。 振动除了会 引起噪声、 影响环境、 使吊装精度变差, 还会影响装 备及厂房的寿命。 所以, 对桥机进行振动分析具有重 要意义。 1 模态分析理论
在结构动力学分析中, 模态分析理论是基础, 它 主要用于计算模型固有模态的 2 个基本参数: 固有频 率和固有振型, 它们表明了系统自由振动的特性。 对 于给定的系统, 系统振型向量的比值与固有频率都取 决于系统的物理参数, 是系统固有的。 如果知道了结 构的固有频率, 便可以在设计与改进时使结构的固有
{5 } ——节点振幅列向量, {5 }= {5 1 5 2 …
5 n }T , 5 i ( i= 1, 2, …, n) 为自由度 i 方向
上的振幅。
收稿日期: 2009202226; 修回日期: 2009206220 作者简介: 张娟玲 (19792) , 女, 山西襄汾人, 助理工程师, 本科, 主要从事起重机设计等工作。
阿墨江大桥模态试验报告
元磨高速公路阿墨江特大桥动力特性测试研究报告单位：云南省公路科学技术研究所姓名：邓旭东元磨高速公路阿墨江特大桥动力特性测试研究报告摘要：桥梁结构的动力特性可为大桥的健康监测和结构损伤状态评估提供必要的信息和重要的研究基础。
根据阿墨江大桥的结构特点，建立了三维有限元模型，采用Ansys有限元分析程序对大桥的动力特性进行了分析，获得了大桥的动力特性参数和振型，并与实测结果进行对比，对有限元模型进行验证。
关键词：动力特性、健康监测、结构损伤、有限元、模型1 引言桥梁结构的动力特性即桥梁的固有自振特性，是指桥梁结构固有振动频率，相应的振型及固有振动阻尼比，它取决于桥梁结构刚度、质量、阻尼比及其分布，在一定程度反映了桥梁的结构特性；同时，自振特性也影响着桥梁在环境随机激励或运营激励下的振动量大小。
当桥梁结构的刚度及材料性能发生变化时，结构的自振特性也会随之变化。
因此利用结构自振特性的变异，可以进行结构工作状态、损伤情况、维护保养等方面的识别及预报，从而桥梁结构的自振特性是一项极为重要的桥梁工程基础数据。
采用环境随机激励法，测试大桥在环境随机激励下的响应，进行频谱分析、传函分析、频域模态分析、时域模态分析，得出桥梁结构的固有频率及相应的模态振型和阻尼比。
2 有限元模型阿墨江大桥的四跨预应力混凝土连续刚构的箱梁与桥墩都采用Ansys有限元程序的Beam44梁单元模拟，不考虑下部结构的桩土共同作用，在桥墩底部模拟为固定约束，在连续刚构箱梁两端桥台支座处模拟为铰接，桥台不模拟，不考虑阻尼对振型的影响。
通过理论分析，得到阿墨江大桥的前十阶理论动力特性参数，见表1。
阿墨江大桥有限元模型模态计算结果表1 模态自振频率/Hz 振型一阶二阶三阶四阶五阶六阶七阶八阶九阶十阶0.40130.76950.91661.02231.29151.38281.60732.02152.46752.7005侧弯侧弯竖向弯曲侧弯侧弯竖向弯曲竖向弯曲竖向弯曲扭转竖向弯曲3 现场动力特性测试3.1 测试分析设备流程图采用的动力特性测试设备主要是INV智能信号采集分析系统及DASP2003频谱、模态分析软件，测试分析设备配置框图如图所示。
汽车驱动桥实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过搭建驱动桥模型，对汽车驱动桥的结构、工作原理及对车辆性能的影响进行深入研究，验证理论知识的正确性，并提高实际操作能力。
二、实验原理汽车驱动桥是汽车传动系统的重要组成部分，其主要功能是将发动机输出的动力传递到车轮，实现车辆的行驶。
驱动桥通常由主减速器、差速器、半轴和桥壳等部件组成。
在实验中，我们将通过搭建驱动桥模型，观察各部件的协同工作，了解驱动桥的工作原理。
三、实验器材1. 驱动桥模型：包括主动轴、从动轴、齿轮、传动轴等。
2. 测量工具：游标卡尺、角度测量仪等。
3. 计算机软件：Matlab、Origin等。
四、实验步骤1. 搭建驱动桥模型：将主动轴、从动轴、齿轮和传动轴等部件按照设计要求组装成驱动桥模型。
2. 观察驱动桥结构：观察各部件的安装位置和连接方式，了解驱动桥的结构特点。
3. 测量齿轮参数：使用游标卡尺和角度测量仪，测量齿轮的直径、宽度、齿数等参数。
4. 分析驱动桥工作原理：观察主动轴转动时，动力如何通过齿轮、差速器、半轴传递到从动轴，进而驱动车轮。
5. 验证驱动桥性能：通过改变齿轮参数、差速器参数等，观察驱动桥的性能变化，分析其对车辆性能的影响。
6. 数据处理与分析：使用Matlab、Origin等软件对实验数据进行处理和分析，得出结论。
五、实验结果与分析1. 驱动桥结构分析：在实验中，我们搭建的驱动桥模型主要由主动轴、从动轴、齿轮、传动轴等部件组成。
主动轴通过齿轮与从动轴连接，实现动力传递。
差速器用于实现两侧车轮的差速作用，保证内、外侧车轮以不同转速转向。
2. 齿轮参数对驱动桥性能的影响：在实验中，我们改变了齿轮的直径和齿数，观察驱动桥的性能变化。
结果表明，增大齿轮直径可以增大驱动桥的传动比，提高车辆的爬坡能力；增大齿轮齿数可以减小齿轮的转速，降低驱动桥的噪音。
3. 差速器参数对驱动桥性能的影响：在实验中，我们改变了差速器的齿数和宽度，观察驱动桥的性能变化。
模态分析实验报告(DOC)
姓名:实验报告学号:任课教师:实验时间:指导老师:实验地占->实验内容用锤击激振法测量传递函数。
实验目的掌握锤击激振法测量传递函数的方法；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；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；比较原点传递函数和跨点传递函数的特征； 考察激励点和响应点互换对传递函数的影响； 比较不同材料的力锤锤帽对激励信号的影响； 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 m 测试系统，具体型号和参数见表1-1。
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（Freque ncy Res ponse Fun ctio n, 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 Im pact 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实验1传递函数的测量1) 2) 3) 4) 5) 6)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*Q力传感器LMS数据采集分析系统EZh - +加速度传感卡器图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。
桥梁模态分析实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过桥梁模态分析，了解桥梁结构的动力特性，包括自振频率、振型和阻尼比等。
通过实验，加深对桥梁结构动力响应分析的理解，为桥梁设计、维护和检测提供理论依据。
二、实验原理桥梁模态分析是研究桥梁结构动力响应的一种方法，通过分析桥梁结构的振动特性，可以了解其在受到外部激励时的响应情况。
实验原理主要包括以下几个方面：1. 振动方程：根据牛顿第二定律，桥梁结构的振动方程可以表示为：\[ m\ddot{u} + c\dot{u} + ku = F(t) \]其中，\( m \) 为质量矩阵，\( c \) 为阻尼矩阵，\( k \) 为刚度矩阵，\( u \) 为位移向量，\( F(t) \) 为外部激励。
2. 特征值问题：桥梁结构的振动方程是一个齐次方程，当外部激励为零时，解的形式为：\[ m\ddot{u} + c\dot{u} + ku = 0 \]通过求解该齐次方程的特征值问题，可以得到桥梁结构的自振频率和振型。
3. 模态参数识别：在实际工程中，由于测量误差和外界因素的影响，无法直接得到桥梁结构的自振频率和振型。
因此，需要通过实验手段进行模态参数识别。
常用的方法包括时域分析法、频域分析法和时频分析法等。
三、实验设备1. 桥梁模型：本次实验采用一根简支梁作为桥梁模型，长度为3米，截面尺寸为100mm×100mm。
2. 激振器：用于施加外部激励，产生桥梁结构的振动。
3. 传感器：用于测量桥梁结构的振动响应，包括加速度传感器和位移传感器。
4. 数据采集系统：用于采集传感器信号，并进行实时处理和分析。
四、实验步骤1. 搭建实验模型：将简支梁固定在实验平台上，确保其稳定。
2. 安装传感器：在桥梁模型的适当位置安装加速度传感器和位移传感器。
3. 激振：通过激振器对桥梁模型施加正弦激励，产生桥梁结构的振动。
4. 采集数据：使用数据采集系统采集加速度传感器和位移传感器的信号。
5. 数据处理：对采集到的信号进行滤波、去噪等预处理，然后进行时域分析、频域分析和时频分析，识别桥梁结构的模态参数。
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。
车桥台架的可靠性试验与数据分析
车桥台架的可靠性试验与数据分析图1 部件试验原理在可靠性理论中，汽车或其总成部件的故障分布总是按一定规律进行变化。
由于汽车零件的磨损及疲劳特点，汽车单个零件的故障率是随时间的增加而增加的函数。
目前一般满足故障率随时间变化的常见分布有正态分布、对数正态分布、威布尔分布等。
可靠性试验通常为破坏性试验，不仅试验费用高，而且周期长。
但可靠性试验又是产品设计制造过程中不可缺少的步骤，因此，如何通过尽可能少的试验来评价产品是否满足设计要求，找出产品失效规律，是产品制造商面对的首要问题。
重型承载车桥是某公司所生产汽车上的一个关键功能性部件，必须保证其可靠性指标达到设计要求。
为了验证产品的可靠性，我们从一批产品抽取6件样品，分别进行了寿命试验，整个试验过程如下：试验样品该试件为断开式带行星轮式主减速器，该减速器有一个输入端口，三个输出端口。
在给定工况下，要求寿命不小于30h。
试验设备车轮车桥加载试验台采用液压模块加载和全电脑控制完成样品台架试验。
其结构原理简图如图1所示。
试验数据的采集为了准确反映和描述试件可靠性变化规律，需要尽可能多的样品数据。
但是考虑到试验成本、试验周期的影响，根据数理统计理论中对分析数据个数的最低要求，在此试验中，我们抽取了6件试验样品。
样品分别在相同的条件下进行试验，所得6个样品的失效时间分别为：10.1h、31.9h、15.4h、19.9h、13.1h和19.8h。
为了了解该批产品的寿命分布情况，我们对6个样品的试验数据进行了初步的数值分析和计算，并从中得到数据的描述结果。
其结果分为两类：一是数据集中指标即描述数据集中程度的参数，常见的集中指标有平均数、众数和中位数等；另一种是数据变异指标即反映数据分散程度的参数，常见的变异指标有方差、标准差等。
试验数据的处理结果见表1。
表1 试验数据描述统计在台架试验中，由于制造缺陷或材料不合格，造成产品寿命异常短；或是因为试验时试验载荷平均值发生较大变化、试验人员责任心不强等原因，造成产品寿命异常长，这些异常数据是不能代表产品总体寿命分布情况的，在进行数据处理时必须剔除。
微型汽车后桥桥壳强度及模态分析
微型汽车后桥桥壳强度及模态分析作者：赵慧真杨浩来源：《时代汽车》 2018年第7期赵慧真1 杨浩 21. 中原工学院信息商务学院河南省郑州市4500072. 郑州精益达汽车零部件有限公司河南省郑州市450001摘要：以国产某微型汽车后桥桥壳为研究对象，运用HYPERWORKS 前处理软件 Hypermesh 建立有限元模型，按照汽车行业标准给定的条件进行加载分析，计算桥壳的静载力学性能。
同时对桥壳进行动力学模态分析，综合评判结构强度设计的合理性，通过此分析方法大大缩短了产品设计及验证周期，对产品的设计和开发有一定的指导意义。
关键词：驱动桥桥壳；静强度；刚度；模态分析1 引言驱动桥桥壳是汽车底盘上主要承载构件之一，根据驱动桥的结构形式可以分为非断开式和断开式两种 [1] ，对于微型车后桥开发，不仅节约企业开发成本，而且便于大批量生产，一般都设计成非断开式的桥壳，本文也是对该种形式的桥壳进行研究。
驱动后桥的功能主要是传递来自传动轴的扭矩，通过主减速器进行减速增扭的目的，并且改变动力传动的方向，从而提供动力驱动车轮的前进。
而驱动桥桥壳作为后桥壳体支撑部件，主要功能是承受来自车身的垂向载荷，汽车前进、制动过程中的前后载荷，以及车辆转弯过程中地面对汽车的侧向载荷。
汽车行驶过程中频繁来自三个方向的综合载荷作用，使得桥壳设计必须承受恶劣的载荷冲击 [2-3] 。
设计时候考虑桥壳的强度、刚度等特性。
台架试验及路试是桥壳结构合理性的最终评价手段，但是桥壳样件的制作、模具开模都需要周期及金钱，台架试验成本高、路试试验周期长，不利于产品的快速开发及市场投放[4] 。
CAE分析技术基于单元网格的虚拟仿真技术，采用强度理论，能够对桥壳结构各位置进行应力及变形分析，利于后续的修改及优化工作，对强度及刚度的提升有至关重要的作用，为企业争取时间及节约了大量金钱。
本文在此基础上以国产某款微型汽车后桥桥壳为例，建立了驱动后桥桥壳的完整网格模型，参考汽车行业标准QC/T533-1999《汽车驱动桥台架试验方法》对桥壳垂向载荷工况进行分析，计算桥壳的垂向刚度及强度，评判结构是否满足强度及刚度要求。
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车桥模态试验试验数据处理及分析
对前期得到的车桥的整体模态分析数据，首先在LMS blOA 软件的PolyMAX模块中进行处理。
该模块采用的是PolyMAX方法来进行模态参数的识别。
PolyMAX方法称为最小二乘复频域法，它是一种非迭代频域参数估计算法，因为PolyMAX方法能够很容易得到系统的极点，并且能够准确的稳态图，所以得到了广泛的应用。
PolyMAX模块在进行数据处理时，一般有三个步骤：带宽的选择(Band)、极点的选择(Stablilization)和计算模态振型(Shapes)。
1 )选择带宽
本文选择0-1024HZ的频率范围来分析。
2 )选择极点
稳态图不但给出了所存在模态数的强烈指示，而且是确定物理极点“最佳”
估计的最强有力工具。
假定极点数继续增加，每次增加，稳态图都指明在频率轴的什么位置发现极
点。
物理极点总是作为“稳定极点”出现，几乎与假定模态数无关，即极点不随极点假定数增加而改变。
本次模态分析的模态提取稳态图如图 3-21所示：
图3-21模态提取稳态图
PolyMAX模块的稳态图下方的 Type共有5种状态，Pole, frequency, damp, vector, stable。
它们分别对应稳态图中的o、f、d、v、s这五种符号。
它们各自的意义如表3-1所示：
表3-1稳态图中符号含义
在选择极点的时候，应选取s最多的波峰，这样的模态更加的稳定，更能真实的反映出模态频率。
3 ）计算模态振型：
极点选择以后，进入shapes界面进行桥壳振型的比对，确定了桥壳的前六阶振型。
由于试验条件的限制和试验仪器存在着一定精度误差，所以本次试验的低阶模态具有参考价值。
试验结果如表3-2所示：
表
识别出的桥壳前六阶振型图如图 3-22（a）-（f）所示:
图3-22⑻车桥在XOZ平面内的局部一阶弯曲
图3-22 (b)车桥在XOY平面内的局部一阶弯曲
图3-22 (c)车桥在XOZ平面内的局部二阶弯曲
图3-22 (f)车桥在XOY
平面内的整体弯曲扭转
图3-22 (d)车桥在XOZ 平面内的局部三阶弯曲
图3-22 ( e )车桥在XOZ 平面内的整体弯曲扭转
然后进入模态验证（Modal Validation ）模块进行模态验证。
该界面主要功能是用来进行模态分析结果（模态模型）的精度，有多种手段可供验证模态模型的精度。
模态模型的参数包括：固有频率、阻尼比、模态振型和模态参预因子。
验证工具包括：模态比例因子（MCF）和模态置信判据（MAC）、输入与输出之间的互易性、广义模态参数（定标尺）、模态复杂性、模态共线性和平均相位偏差、模态模型的比较、模态指示函数、FRF累加等。
这里先简单介绍一下模态置信判据（MAC）。
模态比例因子（MSF）:
{x}*T [w K Y}
MSF X/Y 斤（3-
4）
' ’{Y}T【W K Y}（
式中l.w 1：加权矩阵（常常是单位矩阵）
模态判定准则（MAC）:
（{x F !w 】{丫}：
(3-5) MAC XY: Y r w 1「Y ； ii ；X 厂〔w Fx /
MSF :是指两个向量之比值的最小二乘估计。
MAC :可当作一个工具比较不同组的估计振型。
如果MAC=1，表示两个向量在一个 MSF内，是完全等同的。
如果MAC=0，表示两个向量之间不存在线性关系，估计出的 MSF无意义。
模态判定准则如下：
如果同一物理模态的两个估计的 MAC值低（例如＜90%），则至少其中一种估计不良。
此时要检查一下估计的某一阶模态是不是由于试验中因激励不良而出现的或由于参数估计方案不同。
如果两个模态频率相近，其 MAC值高（例如大于35%）:至少结构上有两部分其模态很相似。
此时要检查结构和响应传感器安装位置。
如果频率相差悬殊的两个不同模态的估计之间的MAC值高（例如大于35%），则强烈表明试验设置破坏了可观性。
而感器数量不足或安装位置不当致使产生两个相似模态。
MAC的第二个应用是检验模态振型被质量矩阵加权时的正交性，即
其中，m k表示第k阶模态的模态质量。
甚至在质量矩阵不知道的情况下，上式也是可利用的，通常假定其为有大致相等元素的对角线矩阵。
在这一前提下，计算两个不同模态之间的 MAC值，也就等于近似地检验它们之间的正交性。
点击Auto-MAC按钮，在右边会以表格和矩阵形式显示桥壳前六阶模态的
MAC值。
如图3-24和表3-3所示
VdiidiaNe active processing
Auto - MAC Comptexty Advenced
图 3-23 Auto-MAC 按钮
图3-24 MAC矩阵
表3-3前六阶模态的MAC值
模态固有频率一阶模态二阶模态三阶模态四阶模态五阶模态六阶模态
阶数（Hz）101.581 307.473 327.514 409.217 696.339 899.739
1 101.581 100.000 0.054 1.081 13.511 0.116 1.846
{V k }T M V =}
m k,k = l
0,k-\ (3-6)。