Войти
Дверь автомобиля прикреплена к электромагнитному встряхивателю. 
Фотография, показывающая испытательную установку теста MIMO на роторе ветряной турбины. Лопасти возбуждаются с помощью трех механических встряхивателей, а реакция измеряется с помощью 12 акселерометров, установленных на лезвие 3; на следующем этапе испытания акселерометры могут быть перемещены на Blade 2 и 3 для измерения отклика в этих местах. Модальный анализ - это исследование динамических свойств систем в частотной области. Примеры могут включать измерение вибрации кузова автомобиля, когда он прикреплен к шейкеру, или диаграмму шума в комнате при возбуждении громкоговорителем.
Современные экспериментальные системы модального анализа состоят из 1) датчиков, таких как преобразователи (обычно акселерометры, датчики веса ) или бесконтактных через лазерный виброметр или стереофотограмметрические камеры 2) система сбора данных и интерфейс аналого-цифрового преобразователя (для оцифровки аналогового сигналы приборов) и 3) главный компьютер (персональный компьютер ) для просмотра данных и их анализа.
Обычно это делалось с помощью подхода SIMO (один вход, несколько выходов), то есть одна точка возбуждения, а затем реакция измеряется во многих других точках. В прошлом исследование молота с использованием фиксированного акселерометра и ровничного молота в качестве возбуждения давало анализ MISO (несколько входов, один выход), который математически идентичен SIMO из-за принципа взаимности. В последние годы MIMO (с несколькими входами и несколькими выходами) стал более практичным, где анализ частичной когерентности определяет, какая часть отклика исходит от какого источника возбуждения. Использование нескольких встряхивателей приводит к равномерному распределению энергии по всей конструкции и лучшей согласованности измерений. Один вибростенд не может эффективно возбуждать все режимы структуры.
Типичные сигналы возбуждения можно классифицировать как импульсный, широкополосный, качающийся синус, чириканье и, возможно, другие. У каждого есть свои преимущества и недостатки.
Анализ сигналов обычно основан на анализе Фурье. Результирующая передаточная функция покажет один или несколько резонансов, характеристическая масса, частота и затухание которых могут быть оценивается по замерам.
Анимированное отображение формы колебаний очень полезно для инженеров NVH (шум, вибрация и резкость).
Результаты также можно использовать для корреляции с анализом конечных элементов решениями нормального режима.
В проектировании конструкций модальный анализ использует общую массу и жесткость конструкции, чтобы найти различные периоды, в которые она будет естественным образом резонировать. Эти периоды вибрации очень важно отмечать в сейсмической инженерии, поскольку крайне важно, чтобы собственная частота здания не соответствовала частоте ожидаемых землетрясений в регионе, в котором находится здание. быть построенным. Если собственная частота конструкции совпадает с частотой землетрясения, конструкция может продолжать резонировать и испытывать структурные повреждения. Модальный анализ также важен для таких конструкций, как мосты, где инженер должен стараться удерживать собственные частоты подальше от частот людей, идущих по мосту. Это может быть невозможно, и по этой причине, когда группы людей должны идти по мосту, например группа солдат, рекомендуется прерывать шаги, чтобы избежать возможных значительных частот возбуждения. Могут существовать и другие частоты собственного возбуждения, которые могут возбуждать собственные моды моста. Инженеры, как правило, извлекают уроки из таких примеров (по крайней мере, в краткосрочной перспективе), а более современные подвесные мосты учитывают потенциальное влияние ветра через форму палубы, которая может быть спроектирована с точки зрения аэродинамики, чтобы тянуть палубу вниз к опоре. конструкции, а не позволять ей подниматься. Другие проблемы аэродинамической нагрузки решаются путем сведения к минимуму площади конструкции, проецируемой на встречный ветер, и уменьшения создаваемых ветром колебаний, например, подвесок в подвесных мостах.
Хотя модальный анализ обычно выполняется компьютерами, можно вручную рассчитать период вибрации любого высотного здания путем идеализации как фиксированного -концевой консоль с сосредоточенными массами.
Основная идея модального анализа в электродинамике такая же, как и в механике. Приложение состоит в том, чтобы определить, какие моды электромагнитных волн могут стоять или распространяться в токопроводящих оболочках, таких как волноводы или резонаторы.
После расчета набора мод для системы отклик на любой частоте (в определенных пределах) в ответ на множество входных сигналов во многих точках с разной временной историей может быть вычислен путем наложения результатов каждого режима. Это предполагает, что система линейна.
Если отклик измеряется в точке B в направлении x (например), для возбуждения в точке A в направлении y, то передаточная функция (грубо Bx / Ay в частотной области) идентичен тому, который получается, когда отклик на Ay измеряется при возбуждении на Bx. То есть Bx / Ay = Ay / Bx. Опять же, это предполагает (и является хорошим тестом) линейность. (Кроме того, это предполагает ограниченные типы демпфирования и ограниченные типы активной обратной связи.)
