传递函数测量和模式分析
通过测量传递函数,可以查看测量点处的振幅和相对于激点的相位。测量物的线形性强的情况也是,例如金属棒和自由悬挂的板等,第一次的测量数据和第N次的测量数据几乎没有变化,但是一般大部分情况下包含摩擦和松动等非线性要素。在这种情况下,为了减少测量偏差和测量误差,需要进行平均化处理。这与功率谱的算术平均相同,其误差值在每次平均时逐渐收敛到一定水平。此时,通过观察相干函数,可以确认激振能量对测量点的贡献程度。
如果测量系统中存在噪声,则相干值会降低。如果测量对象中存在非线性元素,则相干值也会降低。我个人认为,作为这个时候的基准,要检查测量方法等,使其达到0.9以上。实际上,我们将考虑支撑条件,激振信号等,以便结构条件和相干值可以在我们想知道的频段内得到。
那么,测量的传递函数通常有几个山脉和山谷。
这表示在测量点的位置有容易振动的频率,也有不容易振动的频率。
此外,即使在相同频率 (特定频率) 下,如果改变测量位置,其大小也会改变,因此相位与振幅同时改变。使用各测量点的特定频率的大小和相位,可以看到特定频率的振动模式的形状。在每个点测量的传递函数是频率分量数据的枚举,因此它不表示数学表达式中的整体特征 (系统特征),它只是分散 (离散) 数据的枚举。但是,此数据列表示每个频率的质量M、弹簧常数K和阻尼常数C。因此,通过使用曲线拟合作为振幅和相位变量,可以将此传递函数表示为N阶分母和M阶分子的多项式。
曲线拟合的简单步骤是指定特定峰值前后的计算范围,通过确定峰值个数来确定分子分母的M阶N阶多项式阶数。
从初始公式开始,通过迭代计算求多项式常数,使其近似于迭代传递函数。我们可以从公式推导出特性方程。特性方程式就是作为前面说明的自由振动的特征值 (共振频率)、特性矢量 (模态) 制作模型(M、K、C),用特性矩阵表示。使用该特性矩阵可以模拟振动模式。
这意味着已转换为物理模型,属性矩阵 (属性方程) 对应于M、K和C。
所谓模态分析,就是利用M、K、C对测量对象制作运动模型并进行特征值分析,通过共振频率、特征向量来制作模态形式,而测量传递函数正好与这一流程相反,从传递函数的固有频率和模态形式到特性方程式,最终进行运动方程式的逆运算。
关于剩余质量和剩余刚度
对于圆棒等连续体,存在无限的质量,但在研究特性的模型计算中,有限质点以N个为限。此外,当使用传递函数进行曲线拟合时,我们通过设置上限频率和下限频率来限制带宽并进行计算,但是如何评估在计算中被切断的低频和高频数据?基本上,振动模式具有无限数量。使用余数质量 (省略低频的影响) 和余数刚性 (省略高频的影响) 来校正该中断模式,以校正拟合带中的误差。
(摘自2004年11月18日发行的电子邮件杂志)