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1、模態(tài)分析意義FFT分析儀、高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及振動傳感器、激勵器等技術的發(fā)展，試驗模態(tài)分析得到了很快的發(fā)展，受到了機械、電力、建筑、水利、航空、航天等許多產(chǎn)業(yè)部門的高度重視。已有多種檔次、各種原理的模態(tài)分析硬件與軟件問世。在各種各樣的模態(tài)分析方法中，大致均可分為四個基本過程：（1）動態(tài)數(shù)據(jù)的采集及頻響函數(shù)或脈沖響應函數(shù)分析1）激勵方法。試驗模態(tài)分析是人為地對結構物施加一定動態(tài)激勵，采集各點的振動響應信號及激振力信號，根據(jù)力及響應信號，用各種參數(shù)識別方法獲取模態(tài)參數(shù)。激勵方法不同，相應識別方法也不同。冃前主耍由單輸入單輸出（SISO）、單輸入多輸出（SIMO）多輸入
2、多輸出（MIMO）三種方法。以輸入力的信號特征還可分為正弦慢掃描、正弦快掃描、穩(wěn)態(tài)隨機（包括白噪聲、寬帶噪聲或偽隨機）、瞬態(tài)激勵（包括隨機脈沖激勵）等。2）數(shù)據(jù)采集。SISO方法要求同吋高速采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(shù)據(jù)。SIMO及MIMO的方法則要求大量通道數(shù)據(jù)的高速并行采集，因此要求大量的振動測量傳感器或激振器，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(shù)估計、脈沖響應測量以及濾波、相關分析等。（2）建立結構數(shù)學模型根據(jù)已知條件，建立一種描述結構狀態(tài)及特性的模型,作為計算及識別參數(shù)依據(jù)。冃前一般假定
3、系統(tǒng)為線性的。由于采用的識別方法不同，也分為頻域建模和時域建模。根據(jù)阻尼特性及頻率耦合程度分為實模態(tài)或復模態(tài)模型等。（3）參數(shù)識別按識別域的不同可分為頻域法、時域法和混合域法，后者是指在時域識別復特征值，再回到頻域屮識別振型，激勵方式不同（SISO、SIMO、MIMO）,相應的參數(shù)識別方法也不盡相同。并非越復雜的方法識別的結果越可靠。對于目前能夠進行的大多數(shù)不是十分復雜的結構，只耍取得了可靠的頻響數(shù)據(jù)，即使用較簡單的識別方法也可能獲得良好的模態(tài)參數(shù)；反之，即使用最復雜的數(shù)學模型、最高級的擬合方法，如果頻響測量數(shù)據(jù)不可靠，則識別的結果一定不會理想。（4）振形動畫參數(shù)
4、識別的結果得到了結構的模態(tài)參數(shù)模型，即一組固有頻率、模態(tài)阻尼以及相應各階模態(tài)的振形。由于結構復雜，由許多自由度組成的振形也相當復雜，必須采用動畫的方法，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(tài)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、臺式或便攜式計算機等硬件外，還要有一個完善的模態(tài)分析軟件包。通用的模態(tài)分析軟件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，具冇多種擬合方法，并能將結構的模態(tài)振動在屏幕上三維實時動畫顯示。2?結構動力修改與靈敏度分析結構動力修改（StructureDynamicMod
5、ifySDM）有兩個含義：①如果機器作了某種設計上的修改，它的動力學特性將會有何種變化？這個問題被稱為SDM的止問題。②如果要求結構動力學參數(shù)作某種改變，應該對設計作何種修改？這是SDM的反問題。上述兩個問題，如果局限在有限元計算模型內(nèi)解決，其正問題是比較簡單的，即只要改變參數(shù)重新計算一次就可以。其反問題就是特征值的反問題，由于結構的復雜性和數(shù)學處理的難度較大，目前在理論上還不完善。只有涉及雅可比矩陣的問題得到了比較完善的解決，相應的力學模型是彈簧質(zhì)量單向串聯(lián)系統(tǒng)或桿件經(jīng)過有限元或差分法離散的系統(tǒng)。此外，特征值反問題的解決要求未修改系統(tǒng)計算的特征值及特征向量是精確
6、的。因此，現(xiàn)在通常所指的SDM是指在試驗模態(tài)分析基礎上的。不論是結構動力修改的正問題還是反問題,都要涉及針對結構進行修改。為了避免修改的盲目性，人們自然要問，如何修改才是最見成效的？換而言之，對一個機械系統(tǒng)，是進行質(zhì)量修改，還是進行剛度修改？質(zhì)量或剛度修改時，在機械結構上何處修改才是最靈敏部位，使得以較少的修改量得到較大的收獲？由此，引出了結構動力修改中的靈敏度分析技術。目前較為常見的是基于攝動的靈敏度分析。模態(tài)分析技術從20世紀60年代后期發(fā)展至今已趨成熟，它和有限元分析技術一起成為結構動力學的兩大支柱模態(tài)分析作為一種“逆問題”分析方法，是建立在實驗基礎上的，采
7、用實驗與理論相結合的方法來處理工程中的振動問題。1?什么是模態(tài)分析？模態(tài)分析的經(jīng)典定義：將線性定常系統(tǒng)振動微分方程組中的物理坐標變換為模態(tài)坐標，使方程組解耦，成為一組以模態(tài)坐標及模態(tài)參數(shù)描述的獨立方程，以便求出系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)。坐標變換的變換矩陣為模態(tài)矩陣，英每列為模態(tài)振型。2?模態(tài)分析有什么用處？模態(tài)分析所的最終目標在是識別出系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)，為結構系統(tǒng)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(yōu)化設計提供依據(jù)。模態(tài)分析技術的應用可歸結為一下幾個方面：1）評價現(xiàn)有結構系統(tǒng)的動態(tài)特性；2）在新產(chǎn)品設計中進行結構動態(tài)特性的預估和優(yōu)化設計；3）診斷及預報結構系統(tǒng)
8、的故障；4
