很多時候,人們只關(guān)心固有頻率是多少,而不關(guān)心阻尼與振型這兩個參數(shù)。這時因為當結(jié)構(gòu)受到外界的激勵時,人們關(guān)心外界的激勵頻率離結(jié)構(gòu)固有頻率有多遠,會不會引起結(jié)構(gòu)共振問題。將某個輸入-輸出位置的頻響函數(shù)用模態(tài)參數(shù)表示為在這個方程中包括極點和振型的信息,極點由固有頻率和阻尼組成。對于不同的位置,模態(tài)振型值是不一樣的,但是極點卻不隨位置的變化而變化。這表明系統(tǒng)極點是全局特性,它們立于特定的輸入-輸出位置。也就是說從一個輸入-輸出位置就能測量到系統(tǒng)的所有極點信息。因此,固有頻率測量時,理論上講,只需要一個測量位置即可測量出所有模態(tài)對應(yīng)的固有頻率。
雖然理論上講在一個位置安裝一個傳感器就能測量出結(jié)構(gòu)所有階固有頻率,但是卻有一些現(xiàn)實方面的影響,主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
1)與測量位置有關(guān)。我們知道在布置模態(tài)參考點時,要求避開關(guān)心的所有模態(tài)的節(jié)點位置。同樣的道理,固有頻率作為三個模態(tài)參數(shù)之一,同樣要遵循這樣的要求。
2)與激勵位置有關(guān)。如果采用測量FRF的方法進行測量,那么,要求激勵位置也應(yīng)該避開關(guān)心的所有模態(tài)的節(jié)點位置。這是因為如果激勵位置是某階模態(tài)的節(jié)點位置,那么將激勵不起來這階模態(tài),因而這階模態(tài)將不參與結(jié)構(gòu)的響應(yīng),導致這階模態(tài)在FRF曲線中不可見。也就是說,對于固有頻率測量而言,要求激勵與響應(yīng)位置同時避開模態(tài)節(jié)點位置。
3)與結(jié)構(gòu)特點有關(guān)。如果結(jié)構(gòu)是一個強方向性模態(tài)結(jié)構(gòu),那么,如果只在一個方向布置一個單向傳感器,那么必將丟失其他方向的固有頻率。因此,對于具有強方向性模態(tài)的結(jié)構(gòu)而言,應(yīng)該在不同的方向布置測點。
當僅在結(jié)構(gòu)一個位置布置傳感器進行測量時,由于各階模態(tài)的節(jié)點位置都是不相同的,因而,固有頻率測量會遭遇與模態(tài)參考點相同的風險:一個測量位置會導致一階或幾階固有頻率不可見,因為一個測量位置不是這階模態(tài)的節(jié)點,就可能是那階模態(tài)的節(jié)點的可能性非常大。因此,強烈建議布置多個測量位置,原理與布置多參考點相同。
葉片的固有頻率測定中錘擊測定和掃頻測定得到的結(jié)果有什么差別
在工程設(shè)計中,有時只需知道低階(如一、二階)固有頻率、振型以及阻尼系數(shù),可用簡易方法測定這些參量: ①固有頻率測定 用敲擊或突然卸載使系統(tǒng)產(chǎn)生自由振動,記錄其衰減波形并與儀器中的時標信號比較,或?qū)⑿盘柊l(fā)生器產(chǎn)生的固定頻率正弦波和衰減波形輸入射線示波器,由示波器顯示的利薩如圖形求得一、二階固有頻率。
如果有激振器或振動臺,則可對系統(tǒng)進行步進頻率激振或低速掃頻激振以尋找共振頻率,在小阻尼時共振頻率近似等于固有頻率。 ②振型測定 手持木質(zhì)或鋁質(zhì)探針接觸被測系統(tǒng)各點,由撞擊聲音(或憑手感)測定所有不振動點的位置,即節(jié)線位置。
對水平放置的平板型系統(tǒng),可在平板上撒上砂粒,振動時砂粒將聚集到節(jié)線上,由節(jié)線分布情況即可大致判斷振型。 ③阻尼測定 可采用衰減振動法、共振法和相位法。
衰減振動法是用記錄儀記錄自由振動的衰減波形,由相鄰?fù)虻膬纱位驍?shù)次的振幅的衰減率算出阻尼值;共振法是由共振時振幅和共振區(qū)頻率帶寬算出阻尼值;相位法是由共振區(qū)相位隨頻率變化關(guān)系算出阻尼值。