模態分析方法

① 模態分析是什麼，怎麼做

模態分析是研究結構動力特性一種近代方法，是系統辨別方法在工程振動領域中的應用。模態是機械結構的固有振動特性，每一個模態具有特定的固有頻率、阻尼比和模態振型。這些模態參數可以由計算或試驗分析取得，這樣一個計算或試驗分析過程稱為模態分析。這個分析過程如果是由有限元計算的方法取得的，則稱為計算模態分析；如果通過試驗將採集的系統輸入與輸出信號經過參數識別獲得模態參數，稱為試驗模態分析。如果通過模態分析方法搞清楚了結構物在某一易受影響的頻率范圍內各階主要模態的特性，就可能預言結構在此頻段內在外部或內部各種振源作用下實際振動響應。因此，模態分析是結構動態設計及設備的故障診斷的重要方法。
模態分析方法的經典定義是：利用系統固有模態的正交性，以系統的各階模態向量所組成的模態矩陣作為變換矩陣，對通常選取的物理坐標進行線性變換，使得振動系統以模態坐標和模態參數所描述的、互相耦合的運動方程組，能夠變為一組彼此獨立的方程（每個獨立方程只含一個獨立的模態坐標。
其中計算模態分析是由ansys有限元軟體分析得到的，而實驗模態分析是由做實驗，然後用相關分析軟體分析得到。

② 什麼是模態分析，步驟是怎樣的

模態是結構的固有振動特性，每一個模態具有特定的固有頻率、阻尼比和模態振型。這些模態參數可以由計算或試驗分析取得，這樣一個計算或試驗分析過程稱為模態分析。這個分析過程如果是由有限元計算的方法取得的，則稱為計算模態分析；如果通過試驗將採集的系統輸入與輸出信號經過參數識別獲得模態參數，稱為試驗模態分析。通常，模態分析都是指試驗模態分析。振動模態是彈性結構的固有的、整體的特性。如果通過模態分析方法搞清楚了結構物在某一易受影響的頻率范圍內各階主要模態的特性，就可能預言結構在此頻段內在外部或內部各種振源作用下實際振動響應。因此，模態分析是結構動態設計及設備的故障診斷的重要方法。
近十多年來，由於計算機技術、FFT分析儀、高速數據採集系統以及振動感測器、激勵器等技術的發展，試驗模態分析得到了很快的發展，受到了機械、電力、建築、水利、航空、航天等許多產業部門的高度重視。已有多種檔次、各種原理的模態分析硬體與軟體問世。在各種各樣的模態分析方法中，大致均可分為四個基本過程：
（1）動態數據的採集及頻響函數或脈沖響應函數分析
1）激勵方法。試驗模態分析是人為地對結構物施加一定動態激勵，採集各點的振動響應信號及激振力信號，根據力及響應信號，用各種參數識別方法獲取模態參數。激勵方法不同，相應識別方法也不同。目前主要由單輸入單輸出（SISO）、單輸入多輸出（SIMO）多輸入多輸出（MIMO）三種方法。以輸入力的信號特徵還可分為正弦慢掃描、正弦快掃描、穩態隨機（包括白雜訊、寬頻雜訊或偽隨機）、瞬態激勵（包括隨機脈沖激勵）等。
2）數據採集。SISO方法要求同時高速採集輸入與輸出兩個點的信號，用不斷移動激勵點位置或響應點位置的辦法取得振形數據。SIMO及MIMO的方法則要求大量通道數據的高速並行採集，因此要求大量的振動測量感測器或激振器，試驗成本較高。
3）時域或頻域信號處理。例如譜分析、傳遞函數估計、脈沖響應測量以及濾波、相關分析等。
（2）建立結構數學模型根據已知條件，建立一種描述結構狀態及特性的模型，作為計算及識別參數依據。目前一般假定系統為線性的。由於採用的識別方法不同，也分為頻域建模和時域建模。根據阻尼特性及頻率耦合程度分為實模態或復模態模型等。
（3）參數識別按識別域的不同可分為頻域法、時域法和混合域法，後者是指在時域識別復特徵值，再回到頻域中識別振型，激勵方式不同（SISO、SIMO、MIMO），相應的參數識別方法也不盡相同。並非越復雜的方法識別的結果越可靠。 對於目前能夠進行的大多數不是十分復雜的結構，只要取得了可靠的頻響數據，即使用較簡單的識別方法也可能獲得良好的模態參數；反之，即使用最復雜的數學模型、最高級的擬合方法，如果頻響測量數據不可靠，則識別的結果一定不會理想。
（4）振形動畫參數識別的結果得到了結構的模態參數模型，即一組固有頻率、模態阻尼以及相應各階模態的振形。由於結構復雜，由許多自由度組成的振形也相當復雜，必須採用動畫的方法，將放大了的振形疊加到原始的幾何形狀上。
以上四個步驟是模態試驗及分析的主要過程。而支持這個過程的除了激振拾振裝置、雙通道FFT分析儀、台式或攜帶型計算機等硬體外，還要有一個完善的模態分析軟體包。通用的模態分析軟體包必須適合各種結構物的幾何物征，設置多種坐標系，劃分多個子結構，具有多種擬合方法，並能將結構的模態振動在屏幕上三維實時動畫顯示。

③ 模態分析中幾階幾階具體的含義是什麼

每個物體都有自己的共振頻率，而且還有不止一個共振頻率。可能十幾Hz的時候會發生共振，幾百Hz的時候又會發生共振。如果進行模態分析，就是說把這個物體的共振頻率都找出來。如果把這些共振頻率都按照頻率值從小到大排，就是「階」。比如說最小的共振頻率就是一階。

模態分析是研究結構動力特性一種方法，一般應用在工程振動領域。其中，模態是指機械結構的固有振動特性，每一個模態都有特定的固有頻率、阻尼比和模態振型。分析這些模態參數的過程稱為模態分析。按計算方法，模態分析可分為計算模態分析和試驗模態分析。

由有限元計算的方法取得——計算模態分析；每一階次對應一個模態，每個階次都有自己特定的頻率、阻尼、模態參數。

通過試驗將採集的系統輸入與輸出信號經過參數識別獲得——試驗模態分析。

通常，模態分析都是指試驗模態分析。

(3)模態分析方法擴展閱讀：

模態分析的最終目標是識別出系統的模態參數，為結構系統的振動特性分析、振動故障診斷和預報以及結構動力特性的優化設計提供依據。

模態分析技術的應用可歸結為以下幾個方面：

1) 評價現有結構系統的動態特性；

2) 在新產品設計中進行結構動態特性的預估和優化設計；

3) 診斷及預報結構系統的故障；

4) 控制結構的輻射雜訊；

5) 識別結構系統的載荷。

按照模態參數（主要指模態頻率及模態向量）是實數還是復數，模態可以分為實模態和復模態。對於無阻尼或比例阻尼振動系統，其各點的振動相位差為零或180度，其模態系數是實數，此時為實模態；對於非比例阻尼振動系統，各點除了振幅不同外相位差也不一定為零或180度，這樣模態系數就是復數，即形成復模態。

有限元分析：

1）利用有限元分析模型確定模態試驗的測量點、激勵點、支持點（懸掛點），參照計算振型對測試模態參數進行辯識命名，尤其是對於復雜結構很重要。

2）利用試驗結果對有限元分析模型進行修改，以達到行業標准或國家標准要求。

3）利用有限元模型對試驗條件所產生的誤差進行模擬分析，如邊界條件模擬、附加質量、附加剛度所帶來的誤差及其消除。

4）兩套模型頻譜一致性和振型相關性分析。

5）利用有限元模型模擬分析解決實驗中出現的問題！

④ 如何利用模態分析來解決振動問題

基於環境振動的實驗模態分析主要針對一些激勵不可測的工程問題,如研究飛行器在飛行中的運行模態,或諸如海洋平台、橋梁、摩天大樓之類難以施加激勵的大型 結構的動態特性。 本文重點研究了隨機子空間方法在環境振動模態分析領域的應用。針對隨機子空間法在工程應用中耗時長的不足,本文還研究了工程應用中比較經典的自互譜法,該 方法可以作為隨機子空間法的補充。 首先,通過查閱大量國內外相關文獻,對環境振動模態分析領域的狀況作了綜述,闡述了基於環境振動的模態分析在現代工程應用中的重大意義,詳細介紹了該領域 各種方法的發展歷程,並說明了相關方法的研究現狀。其次,研究了自互譜法和隨機子空間法的理論。自互譜法作為環境激勵實驗模態分析的一種實用的經典方法, 用響應點和參考點間的功率譜曲線來代替頻響函數曲線,並由響應點和參考點之間響應的傳遞率得出振型。本文通過對相關理論的推導,說明了自互譜法與基於頻響 函數的峰值攝取法是近似相通的,同時對該方法的優缺點作了敘述。隨機子空間法是本文的論述重點,它運用了行空間投影的理論,通過QR分解和SVD分解以及 最小二乘估計來識別離散後的系統狀態空間矩陣,從而得到系統的動力學特性參數,識別精度較高。本文詳細的推導了隨機子空間法的理論公式,並編寫出相應的 MATLAB程序。通過對不同雜訊工況下一個二階系統的模擬,驗證了該方法的精確有效以及良好的抗干擾特性。 最後,通過一個五層剛架模型的振動實驗,對隨機子空間法和自互譜法進行了驗證。本次實驗由振動台對模型輸入一個高斯白雜訊激勵信號,來模擬自然條件下的環 境激勵,並得到模型的響應信號。分別用隨機子空間法和自互譜法對實驗數據進行處理,識別出模型的模態參數,通過與有限元法理論值的比較,驗證了兩種方法的 有效性,同時也驗證了隨機子空間法相對於自互譜法的優越性。

⑤ 模態分析中六種頻域擬合方法具體是什麼啊

頻域參數識別何止六種方法。
單自由度法：峰值檢測、振型檢測、圓擬合；實模態復模態均可。
多自由度頻域法：最小二乘頻域法（LSFD），結構系統參數識別（ISSPA），正交多項式法（OP），頻域直接參數識別（FDPI），復模態指示函數法（CMIF），同時頻域法（SFD），還有PolyMAX（LMS獨創的演算法）。
具體方法只能看書去學，一言難盡。
復模態和實模態：
極點應該知道吧，對於比例阻尼的情況，解出來的極點是個純虛數，不含實部，因此總可以換算成實值的模態振型，這就是實模態，或者叫純模態；
相應的，非比例阻尼的情況下，極點是個包含實部不為零的復數，因此解出來的振型也是復值模態振型向量。
單自由度法：一般而言，系統的動態響應是各階模態的疊加；但是，如果在給定的頻段內只有一個模態是重要的，那麼該模態的參數就可以單獨確定，這就是單自由度法。

⑥ 什麼是模態分析

模態分析是研究結構動力特性一種近代方法，是系統辨別方法在工程振動領域中的應用。模態是機械結構的固有振動特性，每一個模態具有特定的固有頻率、阻尼比和模態振型。這些模態參數可以由計算或試驗分析取得，這樣一個計算或試驗分析過程稱為模態分析。這個分析過程如果是由有限元計算的方法取得的，則稱為計算模態分析；如果通過試驗將採集的系統輸入與輸出信號經過參數識別獲得模態參數，稱為試驗模態分析。通常，模態分析都是指試驗模態分析。

⑦ 什麼是模態分析，它的分析過程和用處是什麼

模態分析是研究結構動力特性一種近代方法，是系統辨別方法在工程振動領域中的應用。模態是機械結構的固有振動特性，每一個模態具有特定的固有頻率、阻尼比和模態振型。這些模態參數可以由計算或試驗分析取得

⑧ 計算模態分析與試驗模態分析各有什麼特點

計算模態可以在製造之前去做 提前發現問題 並且可以得到詳細的振動信息 實驗模態一般需要製造出產品 成本 時間上比較多 作為一種驗證性手段了 另外實驗存在感測器 信號處理 通道數等問題 比較復雜 計算的話想對簡單 但是計算模態高階精度稍差 另外為了獲得較好的高階精度 需要劃分較多的網格數量 計算量很大 一般計算模態不考慮結構的非線性行為 比較簡化 實驗就能都考慮了

⑨ 自由模態分析和模態分析有區別嗎

自由模態分析和模態分析有區別，區別如下：

1、約束不同。

自由模態分析是模態分析的一個重要組成部分，它不考慮任何約束的影響，得到的是結構本身的固有特性。

而模態分析包含了很多種情況，在不同的約束狀態下，結構的固有頻率和振動模態會發生改變，因此在施加約束之後的模態分析能夠反映結構的真實振動情況，研究約束對模態的影響。

2、應用不同。

自由模態分析的為了得到物體本身所具有的的特性而做出的分析，只可以在實驗中分析討論，不可應用於實際。在實際工程問題中，還是要通過模態分析來得出結論，例如由有限元計算的方法取得——計算模態分析；每一階次對應一個模態，每個階次都有自己特定的頻率、阻尼、模態參數。

3、定義不同。

模態分析的經典定義：將線性定常系統振動微分方程組中的物理坐標變換為模態坐標，使方程組解耦，成為一組以模態坐標及模態參數描述的獨立方程，以便求出系統的模態參數。坐標變換的變換矩陣為模態矩陣，其每列為模態振型。

自由模態分析的定義：在無邊界條件下針對物體進行的模態分析。