模態(tài)分析中的幾種激振方式

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

由于線性簡諧振動系統(tǒng)的頻響函數(shù)與傳遞函數(shù)是等同的,它反映了振動系統(tǒng)的固有動態(tài)特性,與激振和響應(yīng)的大小無關(guān),無論激振力和響應(yīng)是簡諧的、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)通過實(shí)驗(yàn)方法獲得所采用的測量方法很多,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)的測試方法。測試時,給機(jī)械振動系統(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,然后精確地測量不同頻率下的激振力的大小和相位及各測點(diǎn)響應(yīng)的大小和相位。測試方法及系統(tǒng)框圖如圖1所示,測量信號用磁帶記錄儀記錄下來,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,測試時要調(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),測試精度高,但測試費(fèi)時間,需要從低頻到高頻逐步進(jìn)行掃描測試,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發(fā)生器能在整個測試頻率區(qū)間內(nèi)作快速掃描,掃描時間約為幾秒或十幾秒,目的是希望得到一個近似的平直譜,如圖2所示。平直譜的激發(fā)力在整個掃描頻率范圍內(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)對試件進(jìn)行敲擊,產(chǎn)生一寬頻帶的激勵,它能在很寬頻率范圍內(nèi)激勵出各種模態(tài)。脈沖力函數(shù)及頻譜如圖4所示,測試方法及框圖如圖3所示。采用脈沖錘擊法時,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。在整個時間歷程內(nèi)所有激振信號都是隨機(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)生的信號記錄在磁帶上,通過功率放大器輸出給激振器進(jìn)行激振。
偽隨機(jī)激振法。在一個周期內(nèi)激振信號是隨機(jī)的,但各個周期的激振信號是一樣的。
周期隨機(jī)激振法。它主要由變化的偽隨機(jī)激振信號組成,當(dāng)激振進(jìn)行到某幾個周期后,又出現(xiàn)一個新的偽隨機(jī)激振信號,它綜合了純隨機(jī)信號和偽隨機(jī)信號的優(yōu)點(diǎn).做到了既是周期信號,統(tǒng)計(jì)特性又是隨時間變化的。

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