试验目的
模态试验是结构设计中非常重要的验证环节,既可以验证仿真结果的准确性,也用来确定实际产品的结构特性。
模态试验需要专用的采集设备及软件,本次试验主要用于验证设备与软件在模态试验工作中的有效性与准确性,为采购与使用提供参考
试验对象
试验以某型号车灯组件(左右)作为试验对象,研究分析其模态参数与振型。测试件如下图所
试验器材与软件
模态测量系统包含了传感器,采集设备,辅助工具等。模态分析系统包含了相应的分析软件。
试验使用的采集设备是美国晶钻公司(Crystal Instruments)出品的Spider-80Xi。Spider-80Xi是一款经典的模块化采集设备,拥有8个输入通道,并可以扩展。每个通道具有高达102.4KHz的采样率。其双24位AD技术通过了美国专利,提供了高精度与高动态范围。
在模态试验中,配合专用的软件,不仅可以进行多种模态试验方法的数据采集,也具备实时分析的功能,使得模态试验的采集与分析过程完全打通。
用于力锤法激励的力锤,选用的是美国PCB公司的086C03,该型号适用于激励中大型机械与部件,其灵敏度为2.25mv/N。
用于采集的加速度传感器,选用的是美国PCB公司的压电型单轴传感器,型号为333B30,灵敏度为100mv/g。传感器线使用的是长15m的专用屏蔽线。
模态分析软件使用的是采集设备配套的美国晶钻公司的EDM Modal。EDM Modal包含了采集,建模,参数提取等模块,支持Poly-X算法
试验方案
固定在刚性的底座上,模拟安装状态。设置8个测点,分布于上表面。按实体进行简化,简化为有厚度的圆环状物体,用于振型观察。后期也可以更换为更准确的实体模型。
频率范围 225kHz,线数225,不加窗,三次平均。保证激励信号与响应信号完整。选择橡胶锤头,力谱在测量范围内衰减程度可以接受。
采用力锤巡回法,力锤遍历所有测点,各敲击三次,敲击力范围在100~200N内。三个测点布置传感器,使得一次采集试验可获得三组独立数据,避免单一测点漏阶。每个车灯组件都进行单独两个自由度的激励测试。
车灯组件模态结果
振型动画如下:
分析与改进
1、车灯组件结构复杂,由多种材料构成,因此具有一定非线性。力锤激励的效果比较一般,使用激振器测试可能会改善FRF曲线的质量,更容易识别出密集模态。
2、由于是初步测量,测点布置数量不多,对建模更细化也可获得更好看的振型动画。