模態試驗用于確定結構或物體的固有頻率、模態振型或阻尼比。模態試驗是一個至關重要的過程，特別是在建筑技術和機械工程領域。從汽車工業到航空航天，模態測試在確保單個部件和整個結構的完整性、安全性和性能方面發揮著重要作用。
什么是模態試驗?
模態試驗是振動試驗的一種形式，它可以通過實驗確定結構的模態參數。例如，模態試驗用于分析飛機部件、底盤、發動機、風力渦輪機或驗證任何其他結構部件。特別重要的模態參數有:
自然(或模態)頻率
它們表示結構在沒有任何外力的動態載荷作用下發生振蕩的頻率。這些頻率是系統固有的，取決于系統的質量、剛度和阻尼特性。
阻尼比
他們量化了結構振動隨時間衰減的速率。阻尼對于理解系統在動載條件下的能量耗散和穩定性至關重要。
模態的形狀
它們表示在一定固有頻率下結構內的位移或變形的空間分布。它們提供了關于系統的振動模式和動態行為的信息。
模態分析側重于參數分析，模態測試側重于數據采集。模態測試包括多種方法，而沖擊測試是常用的技術之一。這包括通過激振器對被測設備(DUT)施加受控的機械力，并測量產生的響應。通常，使用模態錘來施加這種受控力。這些錘子在其擊打表面集成了IEPE傳感器，可以精確測量力。同時，DUT的響應被捕獲使用加速度計或其他振動傳感器。
根據被測設備(DUT)、測試設置和測試環境，方法包括使用單個或多個勵磁器以及單個或多個響應傳感器。這提供了三種不同且有用的測試配置:
1. Single-Input-Single-Output(輸出):
在SISO測試中，使用單個激勵器(例如，錘)和單個傳感器。操作人員可以選擇在保持響應傳感器固定的情況下移動勵磁器，反之亦然。根據具體的應用，這種設置被稱為移動錘或移動傳感器測試。
2. Single-Input-Multiple-Output(單):
SIMO設置包括單個(移動)激勵器和多個捕獲響應的傳感器。這種配置允許在不同傳感器位置同時測量單個激勵，提供有關被測設備行為的全面數據。
3. 多輸入多輸出(MIMO):
在MIMO配置中，使用了多個激勵器和多個響應傳感器。通常，激振器在MIMO測試中充當激勵器，提供多功能性，并能夠評估DUT內跨不同激勵點和響應位置的復雜相互作用。
在共振的情況下，在響應譜中可以看到響應的放大。在此響應譜的基礎上，結合力譜可以得到傳遞函數，特別是頻率響應函數(FRF)，這是我們感興趣的參數。然后，頻響允許量化每個頻率的輸入和輸出信號之間的關系。有各種計算頻響的算法，所有這些算法通常在頻率空間中執行，因為這大大簡化了整個計算。有關不同計算算法的詳細信息，請查看我們的模態測試手冊。
模態指示函數(MIF)或曲線擬合等高級分析技術可以通過促進模態參數的估計來增強對頻響函數(frf)的理解。當MIF評估所有激勵路徑上的頻響以識別模態時，曲線擬合估計模態參數，如固有頻率或阻尼系數。然而，由于MIF和曲線擬合是模態分析的固有部分，而不是模態測試，這篇博客文章將不深入研究這些分析技術。
模態測試應用有那些?
模態測試和進一步的模態分析是在各種工程學科和行業中實現的常用工具。以下是一些值得注意的例子:
汽車
在汽車領域，模態測試評估車輛部件和底盤系統的振動特性，這對乘坐舒適性和耐久性分析至關重要。
土木工程
模態試驗允許評估大型結構，如建筑物、橋梁、水壩或其他結構在風、地震或操作載荷下的動態行為。
航空航天
模態試驗在分析機翼、機身和控制面等飛機部件的動力性能方面發揮著核心作用，有助于飛機結構的優化。
機械系統
模態測試測量機器和工業系統的振動模態。在進一步的過程中，這有助于防止疲勞失效和優化性能。
OXYGEN模態試驗
隨著OXYGEN 7.0的發布，我們在直觀的測量軟件OXYGEN中實現了模態測試。這樣可以使用移動錘和移動傳感器進行SISO和SIMO測試，以及計算復雜傳遞函數，多次命中的相干性和模式指示函數(MIF)。此外，我們還實現了各種交互式可視化選項和3D幾何模型的導入可能性。
在下文中，我們提供了一個關于如何使用DEWETRON測量系統在OXYGEN中進行模態測試的分步快速指南。要獲得全面的說明，請再次參閱技術參考資料。
快速指南-模態試驗
模態測試與OXYGEN7.0是如此容易，試驗臺作為被測設備。用模態錘對系統進行激勵，用加速度計在多個位置測量響應信號。來自傳感器的信號被我們的數據采集系統NEX[DAQ]記錄下來。
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