《机械动力学》模态实验大纲
振动模态实验（演示）
1 实验目的
1）了解传递函数的测量方法——锤击激振法；
2） 测量激振力和加速度响应的传递函数；
3) 了解由传递函数识别固有频率和模态振型及模态参数的基本方法和基本过程；
4) 了解传递函数的各种显示形式，比较原点导纳和跨点导纳的特征；
5) 了解悬臂梁的固有频率和模态振型并与理论值进行分析、比较。
2 实验内容
1、用锤击激振法测量传递函数
2、由测得的传递函数识别悬臂梁的模态参数
3 实验原理
用装有力传感器的力锤敲击试验件上的某一点。力传感器拾取激励力的信号，安装在试验件的某测点上的加速度传感器拾取响应信号，经电荷放大器放大后输入信号采集分析系统，从而得到相应的传递函数并进而识别出试验件的固有频率和模态振型。测试系统如图1所示。
图1 冲击激振测试系统
4 实验设备
1、力锤:用于激振试验件；
2、力传感器:用于拾取激励信号并转换为电荷信号；
3、加速度传感器：用于拾取响应信号并转换为电荷信号；
4、电荷放大器：用于将电荷信号放大成为适合测量的电压信号（ICP型传感器可不用电荷放大器）；
5、信号采集分析系统：包括抗混滤波器、A/D转换器、结构动态分析软件、计算机等；
6、 试验件：等截面平板，材料为45号钢，弹性模量E=210GPA，泊松比μ=0.3，质量密度ρ=7800kg/m ,试件尺寸如图所示。
5 实验步骤
1、在悬臂梁试验件上选取适当的测量点，并在模态分析软件中输入坐标表、连接顺序表、约束等，建立试验件的结构测点图；
2、连接好冲击激振测试系统，并将加速度传感器固定在试验件上；
3、设置模态分析软件中的相关参数，并采集每一测点激励力信号和相应的响应信号；
4、通过模态分析软件分析各测点的传递函数；
5、通过传递函数的曲线拟合识别出试验件的固有频率、模态振型和模态参数；
6、实验结果，列表记录悬臂梁试验件模态参数的实验值,见表1。
表1 悬臂梁固有频率、模态振型和模态参数
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阶数
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固有频率(Hz)
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模态质量
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模态刚度
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模态阻尼
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模态振型
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6 实验准备及预习要求
1、预习振动模态实验的基本原理；
2、复习实验模态分析原理和模态参数识别方法。
7 课后思考题（作业）
1、锤击激振法可以识别出多阶模态参数的机理是什么?
2、本实验的模态参数识别方法是时域法还是频域法?
3、在进行上述实验时，应如何选取激励点？
大纲制定者：吴成军
大纲审定者： 吴成军
大纲审定者：段玉岗
大纲批准者：訾艳阳
