模态分析入门教程资料优秀PPT.ppt

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1、DHMA-V2.5模态分析软件模态分析软件入门好用教程入门好用教程11/3/202211/3/20221 1树立民族品牌树立民族品牌DHCDHCDongHaoTest,Shanghai,China书目：试验模态分析概念试验模态分析概念试验模态分析概念试验模态分析概念模态分析的应用模态分析的应用模态分析的应用模态分析的应用DHMADHMA模态软件分析方法及应用领域模态软件分析方法及应用领域模态软件分析方法及应用领域模态软件分析方法及应用领域DHMADHMA模态分析软件功能模态分析软件功能模态分析软件功能模态分析软件功能锤击法简支梁（固支梁）模态试验锤击法简支梁（固支梁）模态试验锤击法简支梁（固支

2、梁）模态试验锤击法简支梁（固支梁）模态试验模态分析模态分析定义定义图解图解 是一种坐标变换。目的在于把原在物理坐标系统中描述的响应向是一种坐标变换。目的在于把原在物理坐标系统中描述的响应向是一种坐标变换。目的在于把原在物理坐标系统中描述的响应向是一种坐标变换。目的在于把原在物理坐标系统中描述的响应向 量，放到所谓量，放到所谓量，放到所谓量，放到所谓“模态坐标系统模态坐标系统模态坐标系统模态坐标系统”中来描述。运用这一坐标的好处是：中来描述。运用这一坐标的好处是：中来描述。运用这一坐标的好处是：中来描述。运用这一坐标的好处是：利用各特征向量之间的正交特性，可使描述响应向量的各个坐标相互利用各特征

3、向量之间的正交特性，可使描述响应向量的各个坐标相互利用各特征向量之间的正交特性，可使描述响应向量的各个坐标相互利用各特征向量之间的正交特性，可使描述响应向量的各个坐标相互独立而无耦合。换句话讲，在这一坐标系统中，振动方程是一组互无独立而无耦合。换句话讲，在这一坐标系统中，振动方程是一组互无独立而无耦合。换句话讲，在这一坐标系统中，振动方程是一组互无独立而无耦合。换句话讲，在这一坐标系统中，振动方程是一组互无耦合的方程，每一个坐标均可单独求解。耦合的方程，每一个坐标均可单独求解。耦合的方程，每一个坐标均可单独求解。耦合的方程，每一个坐标均可单独求解。物理坐标物理坐标物理坐标物理坐标模态坐标模态坐

4、标模态坐标模态坐标求解振动方程求解振动方程求解振动方程求解振动方程试验模态分析定义定义依据测量结构上各个测点的信号，接受模态参数辨识方法得到结依据测量结构上各个测点的信号，接受模态参数辨识方法得到结构的模态参数，这个过程是把结构作为一个构的模态参数，这个过程是把结构作为一个“黑盒子黑盒子”来处理的，只来处理的，只须要个结构一个输入，测量得到他的输出就可以来推断结构的内部特须要个结构一个输入，测量得到他的输出就可以来推断结构的内部特性，模态分析是为了得到结构的动力特性，即模态参数（频率、阻尼性，模态分析是为了得到结构的动力特性，即模态参数（频率、阻尼和振型）。和振型）。图解图解输入输出输入输出输

5、入输出输入输出模态参数模态参数模态参数模态参数模态分析模态分析频率频率频率频率阻尼阻尼阻尼阻尼振型振型振型振型模态分析的应用评价现有结构系统的动态特性。评价现有结构系统的动态特性。在处理结构的振动问题时，必需对其动态特性有在处理结构的振动问题时，必需对其动态特性有全面的了解。结构的动态特性通常用各阶模态参数（模全面的了解。结构的动态特性通常用各阶模态参数（模态频率，模态振型及模态阻尼）来描述。通过对结构的态频率，模态振型及模态阻尼）来描述。通过对结构的模态分析可以求得上述动态特性参数，从而评价结构动模态分析可以求得上述动态特性参数，从而评价结构动态特性是否符合要求，并校验理论计算的精确性。结构

6、态特性是否符合要求，并校验理论计算的精确性。结构的动态特性虽然可以用有限元方法计算，但由于实际结的动态特性虽然可以用有限元方法计算，但由于实际结构的困难性，在建立有限元模型时所引进的一系列人为构的困难性，在建立有限元模型时所引进的一系列人为假设往往很难与实际结构相符，因此计算结果与实际状假设往往很难与实际结构相符，因此计算结果与实际状况往往不吻合。模态分析是建立在试验基础上的，因此况往往不吻合。模态分析是建立在试验基础上的，因此得到的动态特性参数比较精确，特殊是可以识别系统的得到的动态特性参数比较精确，特殊是可以识别系统的阻尼，而在有限元分析中，阻尼是人为假设的。阻尼，而在有限元分析中，阻尼是

7、人为假设的。2.在新产品设计中进行机构动态特性的预估及优化设计。在新产品设计中，通常接受有限元分析方法计算结构系统的动态特性，但是正如上面所指出的，由于在建立有限元模型时，在边界条件的处理及力学模型的简化上，往往与实际结构相差很大，这便导致了动力学分析结果失去了好用价值，特殊是对于大型困难结构，这种差距很大。用模态分析所得的模态参数对有限元模型进行修改，使其更符合实际，从而提高有限元分析的精度。用模态分析的结果进行结构动力修改，使动力特性达到预期要求，并使其优化，这亦时模态分析的目标之一。模态分析进入产品的设计阶段，并用有限元分析、CAD、CAT、CAE相结合构成所谓“志向设计过程”是模态分析

8、技术的一个发展方向。3.诊断及预报结构系统的故障。近年来结构故障技术发展快速，而模态分析已成为故障诊断的一个重要方法。利用结构模态参数的变更来诊断故障是一种有效方法。例如依据模态频率的变更可以推断裂纹的出现；依据振型的分析可以确定裂纹的位置；依据转子支撑系统阻尼的变更，可诊断与预报转子系统的失稳等等。DHMA模态软件分析方法及应用领域模态软件分析方法及应用领域测力法（频响函数法）测力法（频响函数法）这是经典的模态分析方法，他引入了自动限制理这是经典的模态分析方法，他引入了自动限制理论中的传递函数（或频率响应函数）概念，传递论中的传递函数（或频率响应函数）概念，传递函数反映系统的是输入与输出之间

9、的关系，反映函数反映系统的是输入与输出之间的关系，反映系统的固有特性，依据传递函数来辨识系统的模系统的固有特性，依据传递函数来辨识系统的模态参数。态参数。给系统施加一个已知的输入力（力传感器测量得给系统施加一个已知的输入力（力传感器测量得到），测量结构各点的响应，利用软件的频响函到），测量结构各点的响应，利用软件的频响函数分析模块计算得到各点频响函数数据。利用频数分析模块计算得到各点频响函数数据。利用频响函数据，通过确定的模态参数识别方法来得到响函数据，通过确定的模态参数识别方法来得到结构的模态参数。结构的模态参数。应用中小型结构：大型结构：不测力法（环境激励法）应用：虽然测力法测量的得到模态

10、结果比不测力法的得到的结果要精确，但是对于房屋建筑、大型桥梁等大型结构，结构无法进行人为激励，而且环境激励力也无法测量的状况下，只能利用响应信号来辨识结构的模态参数。环境激励法是基于输入为平稳随机过程假设下的参数识别方法。也就是说假设给结构的输入力（环境激励力）为随机信号，随机信号的功率谱为常值。如此得到的响应信号是随机激励下的响应信号，这样就可以用响应信号的互谱来代替频响函数进行参数辨识了。DHMA模态软件分析方法及应用领域模态软件分析方法及应用领域应用大型建筑物：大型桥梁：DHMA模态分析软件功能几何建模几何建模 读入读入CADCAD平面图形、平面图形、ANSYSANSYS有限元模型文件；

11、可以干脆在界面上完成有限元模型文件；可以干脆在界面上完成部件、结点、连线的填加、删除、移动、复制、粘贴以及参数修改等；可自部件、结点、连线的填加、删除、移动、复制、粘贴以及参数修改等；可自动生成规则模型；为了更接近实际结构，测点之间可插入非测量结点，软件动生成规则模型；为了更接近实际结构，测点之间可插入非测量结点，软件自动依据四周测点数据编写非测点的约束方程。对模型可以进行平移、旋转、自动依据四周测点数据编写非测点的约束方程。对模型可以进行平移、旋转、放大缩小、线条颜色修改、背景颜色修改、四视图单独或同时显示；放大缩小、线条颜色修改、背景颜色修改、四视图单独或同时显示；数据类型及显示数据类型及

12、显示 环境激励下的时域响应数据、频响函数数据（单入单出SIMO、单入多出MISO、多入多出MIMO）、接受文本文件、UFF数据文件；数据可以多行多列显示、重叠显示、局部放大缩小显示；单光标、双 光标、峰光标、光标值显示等；参数辨识参数辨识频域峰值法、随机子空间法、导纳圆拟合法、正交多项式拟合法和时域复指数拟合法等；模态模型验证模态模型验证稳态图、模态置信准则（稳态图、模态置信准则（MAC）、模态相位共线性、相位偏移、模态指）、模态相位共线性、相位偏移、模态指示函数、模态参与因子、模态振型的动画显示；示函数、模态参与因子、模态振型的动画显示；生成报告生成报告 几何模型、静态动画图形的拷贝、打印；

13、动画转换成几何模型、静态动画图形的拷贝、打印；动画转换成AVI文件；全文件；全部识别的模态参数文件（包括各阶模态的振型数据）可保存、打印，振型文部识别的模态参数文件（包括各阶模态的振型数据）可保存、打印，振型文件可导出为件可导出为word文件及文本文件。文件及文本文件。时域时域ODS动画动画 将全部测点的实测数据同步动画显示在模型上，以类似快摄慢放的形将全部测点的实测数据同步动画显示在模型上，以类似快摄慢放的形式回放原始数据，生动形象地显示出试件的真实变形过程；式回放原始数据，生动形象地显示出试件的真实变形过程；动画显示动画显示 参数辨识得到的各阶模态，分别或同时显示在一个或多个模型上；可以连

14、续动画、步进动画、三维彩色动画、等高线动画、矢量动画、四视图同步动画等，动画幅度、速度可调；频域频域ODS动画动画 将全部测点的频谱或频响函数数据同步动画显示在模型上，以类似闪将全部测点的频谱或频响函数数据同步动画显示在模型上，以类似闪频仪的形式、生动形象地显示出试件在某个频率激振下的变形态况；频仪的形式、生动形象地显示出试件在某个频率激振下的变形态况；工作模态工作模态OMA 通过测量结构在工作状态时的振动响应信号，进行模态参数辨识。辨识方法包括经典的自谱、互谱等信息辨识；高级的随机子空间法辨识；锤击法简支梁（固支梁）模态试验锤击法简支梁（固支梁）模态试验一、试验目的一、试验目的1、了解模态分

15、析基本原理；、了解模态分析基本原理；2、了解模态测试及分析方法。、了解模态测试及分析方法。二、试验仪器安装二、试验仪器安装 示意图示意图动态分析仪计算机系统及分析软件打印机或绘图仪简支梁加速度传感器力锤力传感器l 安装图安装图l 局部安装图局部安装图三、试验步骤三、试验步骤 试验梁如下图所示，长（试验梁如下图所示，长（x向）向）700mm，宽，宽(y向向)45mm。用单点拾振法做梁。用单点拾振法做梁z 方向的振动模态。具体方向的振动模态。具体试验步骤介绍如下。试验步骤介绍如下。（1）测点的确定）测点的确定 此此梁梁在在y、z方方向向尺尺寸寸和和 x方方向向（尺尺寸寸）相相差差较较大大，可可以以

16、简简化化为为杆杆件件，所所以以只只需需在在x方方向向依依次次布布置置若若干干敲敲击击点点即即可可（本本例例单单点点拾拾振振法法-跑跑激激励励），敲敲击击点点的的数数目目视视要要得得到到的的模模态态的的阶阶数数而而定定，敲敲击击点点数数目目要要多多于于所所要要求求的的阶阶数数，得得出出的的高高阶阶模模态态结结果果才才可可信信。此此例例中中x方方向向把把梁梁分分成成十十四四等等份份，布布置置了了十十三三个个测测点点（两两端端点点视视为为不不动动点点）。选选取取拾拾振振点点时时要要尽尽量量避避开开使使拾拾振振点点在在模模态态振振型型的的节节点点上上，此此处处取取拾拾振振点在四号测点处。点在四号测点处

17、。（2）仪器连接）仪器连接 仪仪器器连连接接如如下下图图所所示示，其其中中力力锤锤上上的的力力传传感感器器接接动动态态采采集分析仪的第一通道，集分析仪的第一通道，DH201加速度传感器接其次通道。加速度传感器接其次通道。（3）打打 开开 仪仪 器器 电电 源源，启启 动动 DHDAS限限 制制 分分 析析 软软 件件，选择分析选择分析/频响函数分析功能。频响函数分析功能。试验梁平面图在菜单“分析(N)”选择分析模式“单输入频响”。在新建的四个窗口内，分别单击右键，在“信号选择”对话框中设定四个窗口依次为：频响函数数据、1-1通道的时间波形、相干函数数据和1-2通道的时间波形,如下图。分析参数设

18、置分析参数设置 l 采样率：10KHz；l触发方式：信号触发l延迟点数：200。l平均方式：线性平均l预览平均：（4）参数设置）参数设置采样率触发方式延迟点数平均方式预览平均系统参数设置系统参数设置l参考通道：1-1设定参考通道ll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KCH（PC/EU）表示每个工程单位输出多少PC的电荷，如是力，而且参数表中工程单位设为牛顿N，则此处为PC/N；如是加速度，而且参数表中工程单位设为m/s2，则此处为PC/m/s2。灵敏度工程单位l量程范围：调整量程范围，使试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

19、得信号过小。l模态参数：编写测点号和方向。接受单点拾振法时，假如测量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。量程范围量程范围灵敏度测点号测量方向留意：留意：移移动动敲敲击击时时，当当力力锤锤移移动动到到其其他他点点进进行行敲敲击击测测量量时时，就就必必需需相相应应的的修修改改力力锤锤通通道道的的模模态态信信息息/节节点点栏栏内内的的测测点点编编号号。每每次移动力锤后都要新建文件。次移动力锤后都要新建文件。用用力力锤锤敲敲击击各各个个测测点点，视视察察有有无无波波形形，假假如如有

20、有一一个个或或两两个个通通道道无无波波形形或或波波形形不不正正常常，就就要要检检查查仪仪器器是是否否连连接接正正确确、导导线线是是否否接接通通、传传感感器器、仪仪器器的的工工作作是是否否正正常常等等等等，直直至至波波形形正正确确为为止止。运运用用适适当当的的敲敲击击力力敲敲击击各各测测点点，调调整整量量程程范范围围，直到力的波形和响应的波形既不过载也不过小。直到力的波形和响应的波形既不过载也不过小。预预览览平平均均方方式式打打开开后后，软软件件在在每每次次敲敲击击采采集集数数据据后后，提提示示是是否否保保存存该该次次试试验验数数据据。须须要要推推断断敲敲击击信信号号和和响响应应信信号号的的质质

21、量量，推断原则为：力锤信号无连击，信号无过载。推断原则为：力锤信号无连击，信号无过载。试验梁的力锤敲击信号：(5）数据预处理）数据预处理调整采样数据调整采样数据 采采样样完完成成后后，对对采采样样数数据据重重新新检检查查并并再再次次回回放放计计算算频频响响函函数数数数据据。一一通通道道的的力力信信号号加加力力窗窗，在在力力窗窗窗窗宽宽调调整整合合适适。对对响响应应信信号号加加指指数数窗窗。设置完成后，回放数据重新计算频响函数数据。设置完成后，回放数据重新计算频响函数数据。力信号加力窗响应信号加指数窗启动回放（6 6）模态分析模态分析l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

22、开结点信息窗口，编写测点号；Y方向分段数X方向分段数Y方向模型长度X方向模型长度创建平面注：DHMA-V2软件可自动创建矩形、圆、长方体、圆锥体、圆柱体、以及球，也可选择手动添加的方法，具体请参考帮助文件。依据实际依据实际状况设定状况设定测点号测点号单击设定节点的Z坐标单击设定节点的Y坐标单击设定节点的X坐标l导入频响函数数据：单击工具栏按钮“导入数据”，新建一数据文件，弹出“模态数据文件选择对话框”。l单击“测量类型”按钮，选择测量类型：单点拾振法。l单击“选择文件”按钮，将每个测点的频响函数数据读入模态软件，本次试验共13组频响数据文件。选中全部频响数据的上一级书目，或者单独选中全部频响文

23、件l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，搜寻峰值，计算频率阻尼及留数（振型）。光标设定范围搜寻峰值光标设定范围光标设定范围频率计算方法留数计算方法显示频率留数将频率阻尼保振型存于模态参数文件（7）振型编辑）振型编辑模模态态分分析析完完毕毕以以后后可可以以视视察察、打打印印和和保保存存分分析析结结果果，也也可可以以视察模态振型的动画显示。视察模态振型的动画显示。（8）动画显示）动画显示打打开开模模态态参参数数文文件件和和几几何何模模型型窗窗口口，在在模模态态参参数数文文件件窗窗口口内内，按按数数据据匹匹配配吩吩咐咐，将将模模态态参参数数数数据据安安排排给给几几何何模模型型的的

24、测测点点。进进入入到到几几何何模模型型窗窗口口，点点击击动动画画显显示示按按钮钮，几几何何模模型型将将相相应应模模态态频频率率的的振振型型以以动动画画显显示示出出来来。在在振振型型表表文文件件内内鼠鼠标标选选择择不不同同的的模模态态频频率率，几几何何模模型型上上就就相相应应的的将将其其对对应应的的振振型型显显示示出来。出来。在在几几何何模模型型窗窗口口内内，运运用用相相应应按按钮钮可可以以动动画画进进行行限限制制，如如更更换换在在视视图图选选择择中中选选取取显显示示方方式式：单单视视图图、多多模模态态和和三三视视图图；变更显示色调方式；振幅、速度和大小，以及几何位置。变更显示色调方式；振幅、速度和大小，以及几何位置。试验梁一阶振型图：试验梁二阶振型图：