我们之前讨论过模态试验中所需的测点数目。

有人说可能不需要确定完整的模态振型。

我们来深入探讨一下这个问题。


我们上次讨论过,模态试验中所需要的测点数目与其能否完整地描述模态振型直接相关。但是为了描述某一个动力学模型，试验需求会有所不同。我首先重申一下先前确定的测点数目与模态振型的定义有关，这里讨论一下合理描述一个动力学模型所需的测点数目。



我们以一个之前已经讨论过的简单结构为例，即一个简单平板。

针对这个平板，有多种可能的测点位置分布，以用来描述结构的动力学特性。如果进行试验模态分析的目的是为了跟有限元结果进行相关性分析，为了有充分的空间分布跟有限元模型作对比，则必须有足够数量的适当分布的测量自由度。同时也能更加形象地显示振型，这一点也很重要。

考虑一个具有45个结点、32个板单元的有限元模型。同时,布置15个均匀分布的测点进行模态试验。图中展示了用有限元结点和试验测点分别描述平板的前两阶自由-自由弹性模态的振型对比。



通过有限元模型和试验模型的相关性分析中可以看出，有足够多的测点分布才能唯一地确定模态。如果利用模态置信准则和正交性检验来进行模型相关性分析，就有足够的信息来进行模型验证。然而，测量模型响应也许不需要这样的测点分布。

考虑某一结构，力作用在两个不同的结点上。仅需要在结构上的三个关键位置点上测量响应。下面将其用图表示出来，输入力用蓝色，响应点用红色表示,如下图。



点到点的频响函数描述了由单位正弦输入力所引起的输出响应特性。它是由结构上特定位置的输入输出测试结果计算得到的。结构上特定的频率响应测试跟其它测试结果没有关联。如果只关心一个频响函数，则进行两个、三个或者一百个额外的测量结果都是无关紧要的，即使添加一些额外的测试，某些特定位置的输入输出测量得到的频率响应函数也不会有任何变化（有限元方法情况不同，添加额外的节点和单元通常对结果有直接的影响）。

如果唯一的要求是确定由作用力所引起的系统动力学响应，那么试验模态模型所要求的测点就是图中的三个红色点和两个绿色点。这些测点完整地描述了这些点上的系统响应。当然，图示的这些点可能不足以充分地描述变形，以准确地确定载荷在结构上是如何分布的，但这组有限多的测点足以确定动力学响应。

接下来讨论在系统的结构有所改变的条件下，对系统测点进行修改。下面的图形展示出了有可能用来修改结构的加强筋。为了描述结构动力学特性的变化，需要包含一组与结构有变化的地方的自由度相关联的试验测点，如图中绿色所示。



这两个模型展示了完全不同的两组测量自由度，它们用来描述不同的模型。针对结构动力学响应模型和结构修改后的模型，需要一组不同的自由度来建立适当的模型。
针对响应测试所需的测点可以按照如下准则进行描述。为了充分描述一个动力学模型，试验测点必须包含如下自由度：

1．所有给系统施加力的位置的自由度
2．所有需要测量响应的位置的自由度
3．所有需要考虑结构修改位置的自由度

模型中包含的任何其它自由度是否需要测量根据您的观察判断。试验模态测试中包含的其他测点是为了帮你更好地观察系统形状特征（或者是为了模型的相关性分析）。建立一个适当的动力学模型至少需要这一组自由度。

现在，希望您对于模态试验中所需要的测点数目有了更深的理解，它随需要测试得到的动力学模型的使用目的而改变。

作者：Peter Avitabile

翻译：德国m+p国际公司

来源：汽车测试网