模態分析中的幾種激振方式

2017-12-07 by:CAE仿真在線來源:互聯網

由于線性簡諧振動系統的頻響函數與傳遞函數是等同的,它反映了振動系統的固有動態特性,與激振和響應的大小無關,無論激振力和響應是簡諧的、復雜周期性的、瞬態的或者是隨機的,所求得的傳遞函數都應該是一樣的。因此,傳遞函數通過實驗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態正弦激振法、瞬態激振法和隨機激振法等。

穩態正弦激振法

圖1 穩態正弦激振法

穩態正弦激振法是一種傳統的測試方法。測試時,給機械振動系統或結構施以一定的穩態正弦激振力,激振力的頻率精確可調,在激振力的作用下,系統產生振動,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響應的大小和相位。測試方法及系統框圖如圖1所示,測量信號用磁帶記錄儀記錄下來,然后用分析儀器進行分析。穩態正弦激振可分為單點激振和多點激振兩種方法。單點激振所用的設備少,測試方便,但難于得到好的響應曲線;多點激振所用的設備多,測試時要調節各點的激振力,使其按一定的規律變化,因而測試工作比較困難,但得到的響應曲線好。

穩態正弦激振法的特點是:激振力頻率和幅值可以精確調節,測試精度高,但測試費時間,需要從低頻到高頻逐步進行掃描測試,所需的設備多。

瞬態激振法

瞬態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態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生器能在整個測試頻率區間內作快速掃描,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。平直譜的激發力在整個掃描頻率范圍內基本相,掃描函數為:

式中,T為掃描周期;F為激振力振幅;a,b為頻率系數

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 脈沖函數及頻譜

用脈沖錘(力錘)對試件進行敲擊,產生一寬頻帶的激勵,它能在很寬頻率范圍內激勵出各種模態。脈沖力函數及頻譜如圖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。

隨機激振法

隨機激振法目前常用的有三種:純隨機激振法、偽隨機激振法和周期隨機激振法。

純隨機激振法。在整個時間歷程內所有激振信號都是隨機的,如白噪聲,其特點是功率譜是平直譜,沒有周期性。通常是將白噪聲發生器產生的信號記錄在磁帶上,通過功率放大器輸出給激振器進行激振。
偽隨機激振法。在一個周期內激振信號是隨機的,但各個周期的激振信號是一樣的。
周期隨機激振法。它主要由變化的偽隨機激振信號組成,當激振進行到某幾個周期后,又出現一個新的偽隨機激振信號,它綜合了純隨機信號和偽隨機信號的優點.做到了既是周期信號,統計特性又是隨時間變化的。

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