一种消除附加质量影响的模态试验方法技术

本发明专利技术公开了一种消除附加质量影响的模态试验方法，包括以下步骤：S1，对待测结构划分测点；S2，采用移动力锤式模态试验，获得待测结构的某阶模态频率；S3，获得此阶模态振型节点与测点的相对位置关系；S4，更新某一测点，将临近节点的测点移动至与此阶模态节点重合或微小偏差的结构位置上；S5，将传感器和磁力座放置在更新后的测点上，进行移动力锤式模态试验，获得模态频率，消除了附加质量影响；S6，判断S5获得的模态频率是否达到精度，若没达到则以步骤S5测点为基础，重复S2‑S5直到获得的模态频率达到要求精度。本发明专利技术可有效降低模态试验中接触传感器及磁力座对结构原始模态的影响。

A modal test method to eliminate the effect of additional mass

【技术实现步骤摘要】
一种消除附加质量影响的模态试验方法
本专利技术属于模态试验
，具体涉及一种消除附加质量影响的模态试验方法，尤其针对接触式传感器和磁力座等附加质量对结构模态频率产生影响的问题，本专利技术可有效降低此类附加质量对结构模态频率的影响。
技术介绍
结构模态试验广泛用于结构优化设计、改进、故障诊断、动力学分析等多个领域。接触传感器方式的模态试验也是目前极为常见的形式(成本低、技术成熟)，对于锤击激励的模态试验，已经成为机械、结构、土木等行业标准的动力学振动特性分析方法。然而，模态试验中，大多关注获得被测结构的模态频率、振型、阻尼等参数，往往忽略一些模态试验中影响模态结果的因素。比如，接触传感器和磁力座相对于原始结构是一种附加质量，将影响结构模态，尤其影响刚度不大的被测结构。1994年曾庆华针对固定点激励且移动传感器的模态试验，指出传感器附加质量对模态结果产生影响，尤其被测结构质量较轻时，传感器的质量对测试结果将产生严重影响；将质量56g传感器悬挂在质量为6.55Kg直梁，传感器附加质量对模态结果影响达到10℅。这种接触传感器和磁力座等附加质量对结构模态频率的影响，尤其对模态频率的影响，在一定情况下无法被忽略。如何消除附加质量对模态参数影响已得到较长时间关注，并且也有一些方法。1990年周传荣等进行轻质量试件试验模态研究，考虑传感器和激振器等引起的附加质量和附加刚度，采用模态理论分析消除附加质量对模态影响。然而，这些理论方法过于复杂且不便于工程中的应用。因此，本专利技术从试验方法上寻求突破，通过对试验方法方案进行创新，以消除传感器和磁力座等附加质量对结构模态频率的影响。本专利技术可有效降低附加质量对模态的影响，且成本低、操作过程简单。
技术实现思路
针对上述描述的不足，本专利技术提供了一种消除附加质量影响的模态试验方法，可极大程度降低接触传感器和磁力座等附加质量对结构模态频率的影响。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种消除附加质量影响的模态试验方法，包括以下步骤：S1，对待测结构进行测点划分；所述待测结构适用于梁、杆等一维连续结构、二维平面结构或复杂的三维工程或试验结构。S2，将附加质量放置于待测结构的任一测点，所述附加质量包括传感器和磁力座，采用移动力锤式锤击模态试验方法，运用LMS数据采集仪和模态分析软件获得待测结构某一阶模态频率和模态振型，此类模态试验中的接触传感器和磁力座影响模态频率；S3，依据步骤S2得到的某阶模态的模态振型，获得此阶模态的模态振型节点以及振型节点与测点的位置关系，一维连续结构为节点，二维连续结构为节点组成的节线或节圆，节点为振型不动点，高阶模态拥有多个节点；S4，更新测点中的某一个测点，将临近此阶模态任一节点的测点移动至与此节点重合或与此节点微小偏差的待测结构位置上，并更新LMS数据采集仪中待测结构的有限元模型的测点，被测结构的测点数没变，但某个测点的位置发生了改变，且改变后的位置与节点重合或在节点附近；S5，将附加质量放置在更新后的测点上，进行移动力锤式模态试验，采用LMS数据采集仪和模态分析软件获得此阶模态频率，所得到的模态频率已是消除了附加质量影响的模态频率；S6，判断步骤S5获得的模态频率是否满足要求，若不满足则以步骤S5的测点为基础，重复步骤S2-S5直到获得达到精度要求的模态频率。在本专利技术中，所述附加质量包括传感器和磁力座。且所述传感器和磁力座的质量不受限定。本专利技术中，在步骤S2-S6过程，可以获得待测结构的任意阶或所有阶模态频率，且所得的模态频率已消除了附加质量的影响。有益效果：本专利技术根据附加质量及其作用位置、模态频率和模态振型的作用规律，通过调节附加质量使其接近模态振型的节点并进行至少一次移动力锤式模态试验，以获得此振型所对应的精确模态频率，可以极大程度降低接触传感器和磁力座等附加质量对结构模态频率的影响，获得精准的模态频率。本专利技术基于一个悬臂梁试验模型开展模态试验，其中传感器和磁力座共计61g的附加质量，采用本专利技术的模态试验方法，可使附加质量对模态频率的影响从12％降低到0.7％以下，可见本专利技术消除附加质量影响的效果很明显。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的悬臂梁结构和测点分布图。图2为本专利技术的模态试验仪器连接图。图3为本专利技术附加质量对悬臂梁前三阶模态频率影响规律图。图4为本专利技术悬臂梁前五阶模态振型，其中(a)第一阶模态振型；(b)第二阶模态振型；(c)第三阶模态振型；(d)第四阶模态振型；(e)第五阶模态振型。图5为本专利技术附加质量位于第1测点工况前五阶模态稳态图。图6为本专利技术附加质量位于第1测点前五阶模态振型：(a)第一阶模态振型；(b)第二阶模态振型；(c)第三阶模态振型；(d)第四阶模态振型；(e)第五阶模态振型。图7为本专利技术附加质量位于第8测点工况前五阶模态稳态图。图8为本专利技术附加质量位于第8测点工况第二阶模态稳态图。图9为本专利技术附加质量位于第8测点前五阶模态振型：(a)第一阶模态振型；(b)第二阶模态振型；(c)第三阶模态振型；(d)第四阶模态振型；(e)第五阶模态振型。图10为本专利技术附加质量位于第9测点工况前五阶模态稳态图。图11为本专利技术附加质量位于第9测点前五阶模态振型：(a)第一阶模态振型；(b)第二阶模态振型；(c)第三阶模态振型；(d)第四阶模态振型；(e)第五阶模态振型。图12为本专利技术附加质量位于第6测点工况前五阶模态稳态图。图13为本专利技术附加质量位于第6测点前五阶模态振型：(a)第一阶模态振型；(b)第二阶模态振型；(c)第三阶模态振型；(d)第四阶模态振型；(e)第五阶模态振型。图14为本专利技术消除附加质量影响的模态试验方法流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。一种消除附加质量影响的模态试验方法，包括以下步骤：S1，对待测结构进行测点划分；所述待测结构适用于梁、杆等一维连续结构、二维平面结构或复杂的三维工程或试验结构。S2，将附加质量放置于待测结构的任一测点，采用移动力锤式锤击模态试验方法，运用LMS数据采集仪和模态分析软件获得待测结构某一阶模态频率和模态振型，此类模态试验中的接触传感器和磁力座影响模态频率。所述附加质量包括传感器和磁力座，且所述传感器和磁力座的质量不受限定。S3，依据步骤S2得到的某阶模态的模态振型，获得此阶模态的模态振型节点以及振型节点与测点的位置关系，一维连续结构为节点，二维连续结构为节点组成的节线或节圆，节点为振型不动点，高阶模态拥有多个节点。S4，更新测点中的某一个测点，将临近此阶模态任一节点的测点移动至与此节点重合或与此节点微小偏差的待测结构位置上，并更新LMS数据采集仪中待测结构的有限元模型的测点，被测结构的测点数没变，但某个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种消除附加质量影响的模态试验方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，对待测结构进行测点划分；S2，将附加质量放置于待测结构的任一测点，采用移动力锤式锤击模态试验方法，运用LMS数据采集仪和模态分析软件获得待测结构某一阶模态频率和模态振型；S3，依据步骤S2得到的某阶模态的模态振型，获得此阶模态的模态振型节点以及振型节点与测点的位置关系；S4，更新测点中的某一个测点，将临近此阶模态任一节点的测点移动至与此节点重合或与此节点微小偏差的待测结构位置上，并更新LMS数据采集仪中待测结构的有限元模型的测点；S5，将附加质量放置在更新后的测点上，进行移动力锤式模态试验，采用LMS数据采集仪和模态分析软件获得此阶模态频率，得到消除附加质量影响的模态频率；S6，判断步骤S5获得的模态频率是否满足要求，若不满足则以步骤S5的测点为基础，重复步骤S2‑S5直到获得达到精度要求的模态频率。

【技术特征摘要】
1.一种消除附加质量影响的模态试验方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，对待测结构进行测点划分；S2，将附加质量放置于待测结构的任一测点，采用移动力锤式锤击模态试验方法，运用LMS数据采集仪和模态分析软件获得待测结构某一阶模态频率和模态振型；S3，依据步骤S2得到的某阶模态的模态振型，获得此阶模态的模态振型节点以及振型节点与测点的位置关系；S4，更新测点中的某一个测点，将临近此阶模态任一节点的测点移动至与此节点重合或与此节点微小偏差的待测结构位置上，并更新LMS数据采集仪中待测结构的有限元模型的测点；S5，将附加质量放置在更新后的测点上，进行移动力锤式模态试验，采用LMS数据采集仪和模态分析软件获得此阶模态频率，得到消除附加质量影响的模态频率；S6，判断...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵峰，罗国富，陈鹿民，李一浩，王良文，杜文辽，
申请(专利权)人：郑州轻工业学院，
类型：发明
国别省市：河南,41