模態(tài)分析中的幾種激振方式

2017-12-07 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

由于線性簡(jiǎn)諧振動(dòng)系統(tǒng)的頻響函數(shù)與傳遞函數(shù)是等同的,它反映了振動(dòng)系統(tǒng)的固有動(dòng)態(tài)特性,與激振和響應(yīng)的大小無(wú)關(guān),無(wú)論激振力和響應(yīng)是簡(jiǎn)諧的、復(fù)雜周期性的、瞬態(tài)的或者是隨機(jī)的,所求得的傳遞函數(shù)都應(yīng)該是一樣的。因此,傳遞函數(shù)通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法獲得所采用的測(cè)量方法很多,按照不同的激振方法可分為穩(wěn)態(tài)正弦激振法、瞬態(tài)激振法和隨機(jī)激振法等。

穩(wěn)態(tài)正弦激振法

圖1 穩(wěn)態(tài)正弦激振法

穩(wěn)態(tài)正弦激振法是一種傳統(tǒng)的測(cè)試方法。測(cè)試時(shí),給機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)或結(jié)構(gòu)施以一定的穩(wěn)態(tài)正弦激振力,激振力的頻率精確可調(diào),在激振力的作用下,系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng),然后精確地測(cè)量不同頻率下的激振力的大小和相位及各測(cè)點(diǎn)響應(yīng)的大小和相位。測(cè)試方法及系統(tǒng)框圖如圖1所示,測(cè)量信號(hào)用磁帶記錄儀記錄下來(lái),然后用分析儀器進(jìn)行分析。穩(wěn)態(tài)正弦激振可分為單點(diǎn)激振和多點(diǎn)激振兩種方法。單點(diǎn)激振所用的設(shè)備少,測(cè)試方便,但難于得到好的響應(yīng)曲線;多點(diǎn)激振所用的設(shè)備多,測(cè)試時(shí)要調(diào)節(jié)各點(diǎn)的激振力,使其按一定的規(guī)律變化,因而測(cè)試工作比較困難,但得到的響應(yīng)曲線好。

穩(wěn)態(tài)正弦激振法的特點(diǎn)是:激振力頻率和幅值可以精確調(diào)節(jié),測(cè)試精度高,但測(cè)試費(fèi)時(shí)間,需要從低頻到高頻逐步進(jìn)行掃描測(cè)試,所需的設(shè)備多。

瞬態(tài)激振法

瞬態(tài)激振法是一種比較方便的激振方法,常用的激振法有兩種快速正弦掃描激振法和脈沖錘擊激振法。

快速正弦掃描激振法

快速正弦掃描激振法的測(cè)試儀器與穩(wěn)態(tài)正弦激振法基本相同,不同之處是,快速正弦掃描激振法要求信號(hào)發(fā)生器能在整個(gè)測(cè)試頻率區(qū)間內(nèi)作快速掃描,掃描時(shí)間約為幾秒或十幾秒,目的是希望得到一個(gè)近似的平直譜,如圖2所示。平直譜的激發(fā)力在整個(gè)掃描頻率范圍內(nèi)基本相,掃描函數(shù)為:

式中,T為掃描周期;F為激振力振幅;a,b為頻率系數(shù)

圖2 快速正弦掃描的力與力譜

脈沖錘擊激振法

圖3 脈沖錘擊法

圖4 脈沖函數(shù)及頻譜

用脈沖錘(力錘)對(duì)試件進(jìn)行敲擊,產(chǎn)生一寬頻帶的激勵(lì),它能在很寬頻率范圍內(nèi)激勵(lì)出各種模態(tài)。脈沖力函數(shù)及頻譜如圖4所示,測(cè)試方法及框圖如圖3所示。采用脈沖錘擊法時(shí),為了消除噪聲干擾,必須采用多次平均。

隨機(jī)激振法

隨機(jī)激振法目前常用的有三種:純隨機(jī)激振法、偽隨機(jī)激振法和周期隨機(jī)激振法。

純隨機(jī)激振法。在整個(gè)時(shí)間歷程內(nèi)所有激振信號(hào)都是隨機(jī)的,如白噪聲,其特點(diǎn)是功率譜是平直譜,沒有周期性。通常是將白噪聲發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)記錄在磁帶上,通過(guò)功率放大器輸出給激振器進(jìn)行激振。
偽隨機(jī)激振法。在一個(gè)周期內(nèi)激振信號(hào)是隨機(jī)的,但各個(gè)周期的激振信號(hào)是一樣的。
周期隨機(jī)激振法。它主要由變化的偽隨機(jī)激振信號(hào)組成,當(dāng)激振進(jìn)行到某幾個(gè)周期后,又出現(xiàn)一個(gè)新的偽隨機(jī)激振信號(hào),它綜合了純隨機(jī)信號(hào)和偽隨機(jī)信號(hào)的優(yōu)點(diǎn).做到了既是周期信號(hào),統(tǒng)計(jì)特性又是隨時(shí)間變化的。

開放分享：優(yōu)質(zhì)有限元技術(shù)文章,助你自學(xué)成才