搜索模態(tài)測(cè)試中，當(dāng)力譜衰減超過(guò)20dB，頻響能否接愛？【轉(zhuǎn)發(fā)】
2017-03-19 by:CAE仿真在線 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)
Peter Avitabile著,董書偉
有人告訴我,當(dāng)輸入譜具有超過(guò)20dB的衰減時(shí),頻響不可接受。我們討論一下這個(gè)問(wèn)題并考慮一些難點(diǎn)所在。
嗯,對(duì)很多人來(lái)說(shuō)這是一個(gè)非常棘手的話題。我記得早前時(shí)候有人聲稱在輸入譜上不能有超過(guò)1dB的衰減。嗯,這是一個(gè)非?？量痰臉?biāo)準(zhǔn),而實(shí)際上這激起了感興趣頻帶之外的很多模態(tài),且可能造成加速度計(jì)飽和,使得測(cè)量結(jié)果質(zhì)量不好。
現(xiàn)在讓我們了解在模態(tài)試驗(yàn)中為什么還要制訂規(guī)則來(lái)遵守。可能很多時(shí)候有些試驗(yàn)我們想要提供某些指導(dǎo),關(guān)于進(jìn)行試驗(yàn)的一些典型方法。這是為了有利于我們進(jìn)行測(cè)試,但在某些試驗(yàn)情況下這可能不是特別有用。
但問(wèn)題是某些這類“建議規(guī)則”被解釋為一成不變,宛如十誡。另外這些“建議規(guī)則”制訂的時(shí)間可能要追溯到20或更多年之前,當(dāng)時(shí)儀器設(shè)備不像今天的這樣好,其時(shí),12位采集系統(tǒng)非常普遍。但是在有更好的設(shè)備以及24位采集系統(tǒng)普遍使用的情況下,今天這些規(guī)則可能不再迫切需要了。
所以盡管我認(rèn)為“建議做法”顯然是需要的,但同時(shí)也認(rèn)為我們需要認(rèn)識(shí)到它們是建議的,并且我們需要明白如何解釋測(cè)量結(jié)果是否有用。
為了說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題,用錘擊激勵(lì)技術(shù)測(cè)試了一個(gè)簡(jiǎn)單的平板結(jié)構(gòu)。做了兩個(gè)試驗(yàn)。一個(gè)試驗(yàn)是用硬點(diǎn)的錘頭,在整個(gè)感興趣頻率范圍內(nèi)輸入譜具有10dB的衰減。第2個(gè)試驗(yàn)是用軟點(diǎn)的錘頭,具有30~35dB的衰減 – 在前1/3頻譜范圍內(nèi)大約衰減10dB,接下來(lái)的1/3頻譜范圍內(nèi)大約衰減25dB,后1/3頻譜范圍內(nèi)繼續(xù)衰減。圖1中顯示了硬錘頭和軟錘頭的輸入力譜。
圖1 硬錘頭和軟錘頭的力譜比較
用硬錘頭的模態(tài)試驗(yàn)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)頻響顯示在圖2中,用軟錘頭的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)頻響顯示在圖3中。現(xiàn)在顯然用硬錘頭的頻響總體更好些,這由相干所佐證。軟錘頭的頻響中有一件事情要注意,在頻響總體上在高頻范圍內(nèi)的測(cè)量結(jié)果顯示出了某些差異,而且相干在高頻范圍內(nèi)稍微變差。
圖2 硬錘頭的頻響和相干
圖3 軟錘頭的頻響和相干
現(xiàn)在我們必須問(wèn)自己究竟為什么要進(jìn)行測(cè)量和模態(tài)試驗(yàn)。有時(shí)為了非常特殊的應(yīng)用,進(jìn)行試驗(yàn)得到質(zhì)量非常高的測(cè)量結(jié)果。但有時(shí)為了對(duì)結(jié)構(gòu)的一般特征振型有個(gè)常規(guī)的理解,進(jìn)行測(cè)量,或許沒有必要具有相同的高質(zhì)量,如同某些我們要做的其他試驗(yàn)?zāi)前恪?
把它想象成如同為房屋建筑項(xiàng)目購(gòu)買木材。對(duì)整個(gè)項(xiàng)目,我們并不總是需要沒有節(jié)疤的木材。有時(shí)對(duì)于要實(shí)施的項(xiàng)目差等質(zhì)量的木材業(yè)已足夠。
現(xiàn)在我向來(lái)總是希望得到高質(zhì)量的測(cè)量結(jié)果,但有時(shí)那么做所花的費(fèi)用將使得試驗(yàn)離譜的貴。那么我們來(lái)看一看這些測(cè)量結(jié)果是怎樣的好或壞?從兩組測(cè)量結(jié)果來(lái)估計(jì)模態(tài)參數(shù)。作為參考一般模態(tài)振型如圖4所示。對(duì)于兩組模態(tài)振型同樣計(jì)算了MAC值,如表1所示。
圖4 結(jié)構(gòu)模態(tài)振型
表1 兩次模態(tài)試驗(yàn)測(cè)試的MAC
現(xiàn)在從兩次試驗(yàn)得到的模態(tài)振型看起來(lái)基本相同。那么對(duì)于結(jié)構(gòu)模態(tài)振型的簡(jiǎn)單評(píng)估來(lái)說(shuō),這個(gè)頻響測(cè)量結(jié)果像是足夠了。
現(xiàn)在我沒有鼓吹可以接受這類輸入力譜的衰減,但有時(shí)從數(shù)據(jù)中依然可以得到有用的信息。所以盡管我們有“建議規(guī)則”,并不一定意味著數(shù)據(jù)沒有用。但對(duì)于如何采集數(shù)據(jù)、如何解釋結(jié)果,我們確實(shí)需要小心。
我希望這有助于解釋清楚,有時(shí)我們有“建議規(guī)則”但有時(shí)我們依然能夠利用信息,超出一般有效數(shù)據(jù)可接受范圍之外的信息。如果你有關(guān)于模態(tài)分析的任何其他問(wèn)題,盡管問(wèn)我好了。
Peter Avitabile教授是美國(guó)麻省大學(xué)洛威爾校區(qū)UMass Lowell機(jī)械工程系模態(tài)分析和控制實(shí)驗(yàn)室的主任。模態(tài)空間系列文章的英文原文鏈接:http://sdasl.uml.edu/umlspace/mspace.html。
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