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振動(dòng)與模態(tài)分析的主要概念

   2022-02-15 8210
核心提示:怡鵬達(dá)提出了全新的定向送料理念——智能柔性定向輸送,相繼研發(fā)了柔性振動(dòng)平臺(tái)、離心式理料、離心盤、提升機(jī)外循環(huán)定向、推板式定向上料以及鏈?zhǔn)窖b配平臺(tái)等系列行業(yè)自動(dòng)送料裝配自動(dòng)化設(shè)備。

一、振動(dòng)的基本問題

已知激勵(lì)(動(dòng)載荷)和結(jié)構(gòu)參數(shù),求解結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)(由輸入和系統(tǒng)的參數(shù),求輸出)這稱為振動(dòng)正問題?;诮Y(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析理論,求結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)。

已知激勵(lì)和振動(dòng)響應(yīng),求結(jié)構(gòu)參數(shù)。這個(gè)問題稱為振動(dòng)問題的第一類反問題或系統(tǒng)辨識(shí)(系統(tǒng)識(shí)別)問題。

已知結(jié)構(gòu)參數(shù)和振動(dòng)響應(yīng),求激勵(lì)。這個(gè)問題稱為振動(dòng)問題的第二類反問題——(動(dòng)態(tài))載荷識(shí)別問題。

二、描述振動(dòng)系統(tǒng)的模型

物理參數(shù)模型:質(zhì)量、剛度、阻尼為特征參數(shù)的模型。

模態(tài)參數(shù)模型:一類以模態(tài)頻率、模態(tài)振型、衰減系數(shù)為特征參數(shù),一類以模態(tài)質(zhì)量、模態(tài)剛度、模態(tài)阻尼、模態(tài)矢量(留數(shù))為特征參數(shù)。

非參數(shù)模型:頻率響應(yīng)函數(shù)(傳遞函數(shù))、脈沖響應(yīng)函數(shù)都可以反映了振動(dòng)結(jié)構(gòu)的特性,稱為非參數(shù)模型。

上述三種模型是等價(jià)的。從系統(tǒng)的物理參數(shù)模型(質(zhì)量、剛度、阻尼)可以得到模態(tài)參數(shù)模型(模態(tài)、頻率、衰減系數(shù)或模態(tài)質(zhì)量、模態(tài)剛度、模態(tài)阻尼、模態(tài)矢量),進(jìn)而得到非參數(shù)模型(頻響函數(shù)或脈沖響應(yīng)函數(shù))。以上是振動(dòng)理論的基本內(nèi)容,也是系統(tǒng)識(shí)別的理論基礎(chǔ)。

三、振動(dòng)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)識(shí)別

物理參數(shù)識(shí)別:結(jié)構(gòu)的物理模型為基礎(chǔ),物理參數(shù)為識(shí)別目標(biāo)。是進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)修改的基礎(chǔ)。

模態(tài)參數(shù)識(shí)別:以模態(tài)參數(shù)模型為基礎(chǔ),模態(tài)參數(shù)作為識(shí)別目標(biāo)。優(yōu)點(diǎn):模態(tài)參數(shù)從整體上反映結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng)特性,需識(shí)別的參數(shù)少,模態(tài)參數(shù)識(shí)別是系統(tǒng)識(shí)別的基本要求,是物理參數(shù)識(shí)別的基礎(chǔ),也是模態(tài)分析的主要任務(wù)。

非參數(shù)識(shí)別:根據(jù)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)所受激勵(lì)和響應(yīng),確定結(jié)構(gòu)的頻響函數(shù)(或傳遞函數(shù)),或者系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)函數(shù)(頻響函數(shù)與脈沖響應(yīng)函數(shù)構(gòu)成傅里葉變換對(duì))。

四、模態(tài)分析概念

狹義定義:以結(jié)構(gòu)振動(dòng)理論為基礎(chǔ),以模態(tài)參數(shù)識(shí)別為目標(biāo)的分析方法,稱為模態(tài)分析。

廣義定義:模態(tài)分析是研究結(jié)構(gòu)物理參數(shù)模型、模態(tài)參數(shù)模型和非參數(shù)模型的關(guān)系,并通過一定手段確定這些系統(tǒng)模型的理論及其應(yīng)用的一門學(xué)科。

五、模態(tài)分析過程

根據(jù)具體的方法和手段,模態(tài)分析分為理論模態(tài)分析和實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析。

理論模態(tài)分析:即模態(tài)分析的理論過程。理論模態(tài)分析是以線性振動(dòng)理論為基礎(chǔ),研究激勵(lì)、結(jié)構(gòu)、響應(yīng)三者的關(guān)系,即通過結(jié)構(gòu)的物理參數(shù)模型獲得模態(tài)參數(shù)模型,進(jìn)而導(dǎo)出非參數(shù)模型。

實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析:即模態(tài)分析的實(shí)驗(yàn)過程,是理論模態(tài)分析的逆過程。首先通過結(jié)構(gòu)的振動(dòng)實(shí)驗(yàn),測(cè)得激勵(lì)和響應(yīng)的時(shí)間歷程,運(yùn)用信號(hào)處理技術(shù)求得頻率響應(yīng)函數(shù)(傳遞函數(shù)),或脈沖響應(yīng)函數(shù),即獲得非參數(shù)模型,然后運(yùn)用參數(shù)識(shí)別方法,求得系統(tǒng)模態(tài)參數(shù),最后,如果需要進(jìn)一步求得結(jié)構(gòu)物理參數(shù)。

實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析是綜合運(yùn)用線性振動(dòng)理論、動(dòng)力學(xué)測(cè)試原理與方法、數(shù)字信號(hào)處理和參數(shù)識(shí)別等手段,進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)識(shí)別的過程。即通過結(jié)構(gòu)的非參數(shù)模型識(shí)別出模態(tài)參數(shù)模型,進(jìn)而確定物理參數(shù)模型。流程如圖

六、模態(tài)參數(shù)識(shí)別的分類方法

按參數(shù)模型的不同分類:模態(tài)參數(shù)識(shí)別分為頻域參數(shù)識(shí)別時(shí)域參數(shù)識(shí)別。

按響應(yīng)信號(hào)數(shù)目分類:局部識(shí)別和整體識(shí)別。

按激勵(lì)和響應(yīng)的數(shù)目分類:SISO識(shí)別,SIMO識(shí)別,MIMO識(shí)別。SISO識(shí)別又屬于局部識(shí)別;SIMO和MIMO屬于整體識(shí)別。SISO識(shí)別中,按對(duì)結(jié)構(gòu)模態(tài)密集程度不同,又分為單模態(tài)識(shí)別和多模態(tài)識(shí)別。

按模態(tài)參數(shù)識(shí)別手段分類:圖解識(shí)別法,共振峰值法,分量分析法,矢端圖分析法,計(jì)算機(jī)識(shí)別法。

按發(fā)展階段分類為:SISO識(shí)別(70年代初期),SIMO識(shí)別(70年代后期),MIMO識(shí)別(80年代)。

七、模態(tài)分析中采用的阻尼模型

常用的阻尼有粘性比例阻尼(線性阻尼模型)、一般粘性阻尼、結(jié)構(gòu)比例阻尼(線性阻尼)、結(jié)構(gòu)阻尼四種模型。

實(shí)模態(tài)分析:無(wú)阻尼系統(tǒng)和比例阻尼系統(tǒng),模態(tài)矢量都是實(shí)矢量,這種結(jié)構(gòu)稱為實(shí)模態(tài)系統(tǒng)。

復(fù)模態(tài)分析:結(jié)構(gòu)阻尼系統(tǒng)和一般粘性阻尼系統(tǒng)的模態(tài)矢量都是復(fù)矢量,這種結(jié)構(gòu)稱為復(fù)模態(tài)系統(tǒng)。

怡鵬達(dá)成立于1997年,致力于自動(dòng)化領(lǐng)域二十多年,本著“以人為本,科技創(chuàng)新”的理念,在自動(dòng)化行業(yè)不斷的開拓進(jìn)取,尤其在自動(dòng)化定向送料方面,以多性能,多方式,立標(biāo)準(zhǔn)成為行業(yè)的佼佼者。

目前,緊跟智能制造的大政策下,怡鵬達(dá)又提出了全新的定向送料理念,智能柔性定向輸送。相繼研發(fā)了柔性振動(dòng)平臺(tái),離心式理料,離心盤,提升機(jī)外循環(huán)定向,推板式定向上料以及鏈?zhǔn)窖b配平臺(tái)等系列行業(yè)自動(dòng)送料裝配自動(dòng)化設(shè)備。為自動(dòng)化行業(yè)的高端制造提供配套,為企業(yè)提高效率穩(wěn)定生產(chǎn)提供保障。同時(shí),針對(duì)行業(yè)的非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備需求,也為多個(gè)行業(yè)設(shè)計(jì)制作自動(dòng)化生產(chǎn)組裝設(shè)備。受到行業(yè)的青睞。

 

 
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