什么是振动问题中的模态？

如何利用模态分析来解决振动问题~

基于环境振动的实验模态分析主要针对一些激励不可测的工程问题,如研究飞行器在飞行中的运行模态,或诸如海洋平台、桥梁、摩天大楼之类难以施加激励的大型 结构的动态特性。 本文重点研究了随机子空间方法在环境振动模态分析领域的应用。针对随机子空间法在工程应用中耗时长的不足,本文还研究了工程应用中比较经典的自互谱法,该 方法可以作为随机子空间法的补充。 首先,通过查阅大量国内外相关文献,对环境振动模态分析领域的状况作了综述,阐述了基于环境振动的模态分析在现代工程应用中的重大意义,详细介绍了该领域 各种方法的发展历程,并说明了相关方法的研究现状。其次,研究了自互谱法和随机子空间法的理论。自互谱法作为环境激励实验模态分析的一种实用的经典方法, 用响应点和参考点间的功率谱曲线来代替频响函数曲线,并由响应点和参考点之间响应的传递率得出振型。本文通过对相关理论的推导,说明了自互谱法与基于频响 函数的峰值摄取法是近似相通的,同时对该方法的优缺点作了叙述。随机子空间法是本文的论述重点,它运用了行空间投影的理论,通过QR分解和SVD分解以及 最小二乘估计来识别离散后的系统状态空间矩阵,从而得到系统的动力学特性参数,识别精度较高。本文详细的推导了随机子空间法的理论公式,并编写出相应的 MATLAB程序。通过对不同噪声工况下一个二阶系统的仿真,验证了该方法的精确有效以及良好的抗干扰特性。 最后,通过一个五层刚架模型的振动实验,对随机子空间法和自互谱法进行了验证。本次实验由振动台对模型输入一个高斯白噪声激励信号,来模拟自然条件下的环 境激励,并得到模型的响应信号。分别用随机子空间法和自互谱法对实验数据进行处理,识别出模型的模态参数,通过与有限元法理论值的比较,验证了两种方法的 有效性,同时也验证了随机子空间法相对于自互谱法的优越性。

如果是实验的话，请注意以下要点：
1）拾振点：需足够多，若太少，实验结果中各阶模态会有相干性（即相似），不利于模态振型的辨识；而且若拾振点太少，又恰好位于某阶模态的节点上，则会遗漏此阶模态；
2）激振点：需避开关注阶模态的节点，不然很难激发此阶模态，个人建议至少取2个不同的激振点做多次试验，以避免模态的遗漏；
3）激振器：力锤只适用于小物体，若待测物体积质量都比较大，还是采用激振器把；
4）待测物体：小物体可以悬挂或者用弹性底座，以测试自由模态；不要去做约束模态，约束的刚性很难保证；若是大物体只能做约束模态，则激振器不要放置在阻尼较大的部位附近，如橡胶之类的附近，不但会吸收激励能量，也不利于模态振型的分辨；
5）各阶模态振型：实验求得的都是阻尼振型，计算得到的都是无阻尼振型，之间有一定差别；
6）振型的识别：因为实验中未知因素较多（即干扰），若待测物体对称的话，还会存在重根，即使不重根，也可能存在密集模态与局部小模态，请综合时域法、频域法的多种求解方法，多个激振点多做几次实验，以免遗漏与误辨识。
以上全是个人经验，手机码字不容易，请采纳。

　　模态是振动系统的一种固有振动特性，模态一般包含频率、振型、阻尼...。

　　然而，为了便于对模态进行称呼，就以模态频率的大小进行排队，这种排队的顺序往往就是所谓的“阶”。

　　模态分析（modal analysis）:
　　振动系统各阶模态的分析研究。这种振动系统是指多自由度系统、连续弹性体振动系统或复杂结构物。对应于无阻尼系统各阶主振动(固有振动)，各点位移具有某种驻定形态，这些点同相或反相也通过平衡位置，又同相或反相地到达极端位置，构成实模态。振动系统最低阶固有频率的模态称基本模态。
　　模态分析可解决线性系统的如下问题：①对系统各阶模态进行响应分析，叠加各响应波形可求得系统各点的总响应；②求出各阶模态的最大响应值，再作适当组合，可求得系统某点的最大响应值；③在激励频率已知的受迫振动中，分析系统能否发生共振；④表示系统的动态特性，指导人们调整系统的某些参数(如质量、阻尼率、刚度等 ) ，使动态特性达到最优，或使系统的响应控制在所需范围内。
　　模态分析在工程中应用甚广，例如：①对航天器进行模态分析，以显示其在发射过程和空中飞行环境中的响应，从而判断它是否会损坏。②对悬索桥进行模态分析，可知它在风激励下是否会发生共振，经计算响应后还可预估寿命。③对发动机外壳进行模态分析，有助于研究振动产生噪声的成分和提供噪声的比重。④对滚珠轴承进行模态分析，有助于识别故障及发生振动和噪声的原因。
　　一些大阻尼、非比例阻尼的复杂结构物（如高阻尼复合材料结构物），系统的响应不能按主模态分解，系统各点即不同相也不反相，振动无驻定形态，节点位置不固定，模态矢量不是实数而是复数。对具有上述特征的振动系统，不能用实模态理论及其分析方法而须用复模态理论及其分析方法研究系统的响应问题。

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轮台县13731017721： 什么是振动问题中的模态? - ？
仲长旺布洛： 模态是振动系统的一种固有振动特性,模态一般包含频率、振型、阻尼.... 然而,为了便于对模态进行称呼,就以模态频率的大小进行排队,这种排队的顺序往往就是所谓的“阶”. 模态分析(modal analysis): 振动系统各阶模态的分析...

轮台县13731017721： 什么叫模态分析和模态振型.workbench中的术语 - ？
仲长旺布洛： workbench是有限元分析软件,模态分析是振动术语,每个振动系统都有若干特殊的振动形态,模态参数包括模态频率、模态振型和模态阻尼,模态分析就是分析系统模态,得出模态参数

轮台县13731017721： 什么是模态分析 - ？
仲长旺布洛： 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.这个分析过程如果是由有限元计算的方法取得的,则称为计算模态分析;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.通常,模态分析都是指试验模态分析.打开下面链接看看就更明白啦!希望能帮到你!

轮台县13731017721： 什么是结构的模态分析? - ？
仲长旺布洛：[答案] 答:模态是振动系统的一种固有振动特性,模态一般包含频率、振型、阻尼.然而,为了便于对模态进行称呼,就以模态频率的大小进行排队,这种排队的顺序往往就是所谓的“阶”.振动系统各阶模态的分析研究.这种振动系统是指...

轮台县13731017721： 请问所谓的振动模态中的“纯”模态是如何定义的?以均匀杆为例,举个集中激振力作用下的“纯”模态响应式 - ？
仲长旺布洛： 所谓的纯模态就是纯粹的单阶模态振动,一般情况下,结构振动都是各阶模态的一个综合振动,表现为不规则,纯模态即单阶模态振动,是很规则的振动形式.比如,均匀的悬臂杆结构,一阶模态是一弯振动,那么一阶纯模态振动,就是做一弯规则振动.一个激振器在顶点以其固有一阶频率做正弦激振,即可激发出一阶纯模态.

轮台县13731017721： 模态是什么意思啊?有限元分析中模态具体含义 ？
仲长旺布洛： 模态是结构的一种固有的性质,结构对外界的动力学响应与模态参数有关,大体是说如何计算结构对外界的响应呢?就首先要计算出结构的固有频率和振型,这两个东西就称为模态参数.振动力学是书上就讲了一些模态的基本概念.

轮台县13731017721： 有限元进行的“模态分析”这个到底是什么意思,希望能用比较能理解的话解释一下.为什么一个结构会有好几 - ？
仲长旺布洛： 物体振动时都是按一定特定规律进行的,模态分析一般就是计算结构的振动特征频率和与频率对应的振型等振动特征.至于有几个模态,主要决定于结构有几个自由度.单自由度的只有一个模态,几自由度的就有几个模态,而实际结构一般是弹性体,有无穷多个自由度,因此有无穷多个模态.比如弹簧振子,只有一个自由度,即离开平衡位置的位移x,模态分析主要求其振动角频率ω=√(k/m),而其振型就是离开平衡位置的位移.而梁属于弹性体,就有无穷多模态.当然一般只分析其前几阶模态就够了,后面的高频振动一方面很少发生且破坏力减弱,另一方面人们对高阶模态的分析能力也有限、难计算准确.

轮台县13731017721： 机械振动分析与模态分析有什么区别,哪个范围更大??? - ？
仲长旺布洛： 机械振动分析是宏观的,并且争对整个运动系统才有;模态分析是争对一个系统的一系列固有频率,系统固有的.模态分析范围更大,因为所有物体都有模态,但不一定有机械振动

轮台县13731017721： 什么是叶片的模态分析? - ？
仲长旺布洛： 模态分析就是分析叶片的振动特性,主要考察叶片的固有频率,不知你说的叶片是用在什么地方的,不同用途的叶片模态分析方法有写区别