模态分析-东方所-200706.ppt

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模态分析的新进展2007.06北京东方振动和噪声技术研究所DASP-MAS各种结构不同方法的模态集成解决方案ver1.0,2007.06.01东方所技术资料主要内容一、模态试验方法nEMA、OMA、MIMO、SMA、ODSnVTB（属于EMA）二、模态参数识别新方法n频域：

PolyLSCF、EFDD、PPM、PZMn时域：

SSI，ERA，Prony三、模态校验四、自动化模态分析五、典型实例分析DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料一、模态试验集成解决方案EMA（包括SIMO、MISO）n锤击和激振器激励的模态试验，激励力可测OMAn环境激励和运行状态的模态试验，激励力不可测MIMOn多输入多输出的模态试验，大型结构，对称结构SMAn应变模态试验，应变和应力问题ODSn工作变形分析，工作状态的实际变形DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料EMA特点n经典方法，激励力可测n获取完整的模态参数nSIMO，MISO分析方法n基于频响的6种经典频域方法nPolyLSCF和ERAnVTBDASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料OMA适合n环境激励，如桥梁、楼房等n运行状态，运行中的机械结构特点n仅有响应数据，没有激励数据n需要先进的分析方法n操作简单，安全方便n不影响正常运行n常常设置参考点进行分组测试DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料适合OMA的方法DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料MIMO多输入多输出模态分析何时需要MIMOn结构庞大，一点激励能量不够n结构脆弱，不能施加太大的激励n对称性结构，具有重根模态DASP的MIMOn多激振器激励n多点锤击激励n多参考点的环境激励DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料MIMO使用的方法（DASP）可以使用PolyLSCF、ERA、SSI方法DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料SMASMAn应变模态分析特点n研究应变和应力问题n对局部发生的结构特性改变更敏感DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料ODSODSn工作状态下的变形分析nOperatingDeflectionShape特点n最直接地显示结构工作状态下的实际变形DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料DASP中的两类ODS方法基于时域的ODSn按照时间历程、互相关函数、脉冲响应波形、自由衰减波形和响应波形的ODSn显示随时间的变形动画基于频域的ODSn按照频响函数和互谱曲线的ODSn显示某个频率下的变形动画DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料ODS实例DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料二、模态参数识别新方法频域nPolyLSCF、EFDD、PPM、PZM、VTB时域nSSI、ERA、Prony适合激励可测nPolyLSCF、ERA、VTB适合激励不可测nPolyLSCF、ERA、SSI、Prony、EFDD、PPM、PZM传统（可被以上方法完全替代）nPPT峰值拾取法，非整体识别，精度差，基本不再使用nFDPI（频域参数直接识别）等DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料PolyLSCFPolyLSCFnLSCF：

多参考点的最小二乘复频域法nLeast-SquaresComplexFrequency-Domainmethodn国际最新提出，国外称PolyMAXn最佳模态分析方法之一特点n采用离散时间频域模型，属于总体拟合法n快速递推的运算技巧，具有很多优点n既适合锤击和激振器激励，又适合环境激励模态n支持MIMO，适合EMA和OMADASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料PolyLSCF的优缺点1抗干扰能力强，稳态图清晰；2可进行宽频带分析，可任意选择分析频带，同时处理多阶模态；3易于识别密集模态，能区分重根；4易于区分虚假模态；5采用快速算法，运算速度非常快；6具有多参考点形式要求选择合适的阶数，需要清晰的稳定图DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料DASP中的PolyLSCF稳定图FDVSOMAC误差容限DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料ERAERAn特征系统实现算法nEingensystemRealizationAlgorithmn时域法，NASA最先提出n总体识别，支持MIMO，适合EMA和OMA模态试验方法n激励可测：

从频响函数计算脉冲响应波形n激励未知：

随机减量法获取自由衰减波形DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料ERA的稳定图在DASP中可实现自动化模态分析DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料SSISSIn随机子空间参数识别方法nStochasticSubspaceIdentificationn时域法，仅适合OMAn原理类似ERA，但使用互相关函数nOMA中最精确的方法DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料SSI的特点优点n支持OMA和MIMOn最精确的OMA方法，总体识别n能识别重根，抗干扰能力强缺点nHankel矩阵的维数较难确定n特征方程的阶数需要确定n可能丢失模态或产生虚假模态n计算工作量大DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料克服SSI的缺点多种办法n稳定图n多方法对比n对照有限元n模态校验DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料EFDDEFDDn增强型频域分解的方法nEnhancedFrequencyDomainDecompositionn属于频域方法，适合OMA优点n操作简单，可识别满足正交条件的密集模态缺点n对于不满足正交条件密集模态，识别精度低DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料操作简单的EFDD操作：

同峰值拾取法（PPT）一样简单但通过奇异值分解，直接得到振型DASP中利用INV频率计得到精确频率和阻尼比DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料PPMPPMn多项式功率谱方法nPolynomialPowerSpectrumMethodn东方所独创，发表于IMAC-XXIV,2006特点n精度优于EFDD，可识别密集模态参数n仅有自功率谱，可进行模态频率阻尼分析n可以分频段进行拟合分析DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料DASP-PPM分段模态拟合，提高计算精度DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料PZMPZMn功率谱Z变换方法nPowerSpectrumZTransformMethodn东方所独创，发表于IMAC-XXIV,2006特点n与PPM类似的原理和特点n但使用离散Z变换n具有类似PolyLSCF的快速算法n对整频段同时拟合效果同样很好DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料DASP-PZM使用稳定图DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料方法比较SSIn最精确，易产生虚假模态，不同分析参数影响结果好坏PolyLSCFn快速，缺点类似SSIPZMn类似PolyLSCF，可以使用自功率谱EFDDn操作简单方便，识别非正交密集模态能力差PPMn和EFDD一样简单，采用分段拟合精度高于EFDDDASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料VTB（变时基）VTBn变时基锤击激励模态nVaried-Time-Basen东方所专利技术特点n结合DFC型高弹性聚能力锤n适合大型低频结构的锤击激励试验DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料VTB解决的问题大型低频结构锤击试验n相比OMA可以获取完整的模态参数1采样频率设置的矛盾n激励力为脉冲，需要高采样频率n响应为低频信号，需要低采样频率2需要很大的激励力火箭移动发射平台示意图移动发射平台DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料VTB解决办法DFC弹性聚能力锤n增大激励力-可达20Tn延长激励时间-能量集中于低频VTB传函计算n激励和响应采用不同的采样频率n使用VTB传函细化计算方法典型实例n750吨神舟飞船发射平台n乌海黄河铁路桥n航天员超重训练机n大型港口机械DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料三、模态校验MACn振型相关矩阵n稳定图中的MACDASP模态分析的新进展模态分析的新进展w模态指示函数w综合和实测FRF对比w多方法校核东方所技术资料四、自动化模态分析发展趋势-自动化MIInModalImportantIndexn模态重要性指示函数n发表于IMAC-XXV,2007DASP-ERAn快速自动化分析n精确自动化分析n半自动一键求模态DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料五、典型模态分析实例激励力可测n汽车、工程机械、发动机、卫星等n变时基法测量大型结构w铁路桥、飞船发射平台、超重训练机等激励力不可测n桥梁、楼房、井架等n运行中的机车DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料实例1（EMA-火箭发动机,卫星,雷达）DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料实例2（EMA-汽车,工程机械）DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料实例3（龙洗、编钟、模型、集中质量梁）DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料实例4（VTB-大型结构,锤击）航天员超重训练机铁路桥飞船发射平台（750T）DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料实例5（OMA-桥梁）上海卢浦大桥目前世界上最大跨径钢拱、梁组合体系中承式系杆拱桥超低频,频率密集,振型耦合强分析了前12阶模态，包括对称和反对称的竖弯、侧弯、扭转等DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料实例6（OMA）中旅大厦西宁北川河桥井架运行中的机车DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料实例7（自动化模态分析）桥梁模型节点设置DASP-ERA自动分析结果DASP模态分析的新进展模态分析的新进展东方所技术资料谢谢欢迎各位专家学者的指导和交流东方振动和噪声技术研究所（COINV）地址：

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