模态试验分析技术的
最新发展与应用
张令弥教授
南京航空航天大学
振动工程研究所
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江苏联能电子《动态测试技术交流会》江苏扬州，2008年5月24日
模态分析技术最新进展与应用
现代模态试验与分析的三类技术
试验模态分析(Experimental Modal Analysis, EMA)•激振器激励EMA技术
•力锤激励EMA技术
运行模态分析（Operational Modal Analysis, OMA) 运行响应模态(Operational Deflexion Shape，ODS）
试验模态分析(EMA)
单点激励多点测量技术(SIMO)。

多点激励多点测量技术（MIMO）
验中尤为重要
单参考点锤击技术（SRIT）
多参考点锤击技术（MRIT）
–可用MIMO模态识别技术，能够分离密集模态和重频模态
运行模态分析(OMA)•
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进行模态分析
一种新颖模态试验方法:力锤人工随机激励
仅用输出测量的模态分析
（OMA）
模态识别的主要方法
现代模态识别三种方法
振动测试技术的三个层次
振动信号分析
振动测量
振动模态分析
N-Modal EMA
N-Modal OMA
N-Modal ODS
N-Modal
软件
加速度传感器
力传感器
N-Update
振动模态试验与分析系统
数据采集器
(YE 6267)
力锤
激振器
是么是满足要求的好模态试验分析系统？•
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模态试验与分析技术的应用•机械、结构动态分析与设计
•机械、结构振动与噪声控制
•机械故障诊断
•结构健康监测
•航空航天：飞机，火箭，卫星与航天器
•旋转机械：发动机，电动机，汽轮机，
压缩机，鼓风机…
•工程机械：汽车,(整车、零部件)，工程机械
•土木工程：桥梁，建筑，水坝，高塔
•家用电器：空调，洗衣机，冰箱…….
模态试验与分析的主要应用
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模态分析的现状和未来•现状（好消息！）：
•未来（有待努力）：
模态试验与分析的应用•
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Details of the Frame FE Model with Joint
FE Model of Frame Structure with
Thin-Wall Component in Front
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Modal Testing of Chassis Structure:
2-Shaker Excitation & MIMO Modal Analysis
振动激励与响应: 瞬态随机(Burst Random)
原点与跨点频率响应函数(FRF)
FRF曲线拟合
FRF曲线拟合:密集模态
Modal Testing of Chassis Structure: Identified Modal Frequency & Damping
FEM: 12 Modes with Y-direction Excitation
Model Validation via Assembled Structure: Impact Response Time History
of the Computer Simulation based on
Updated
&
Test Result
Comparison of Deformation from Impact: Computer Simulation& Test Result
Comparison of Deformation from Impact: Computer Simulation& Test Result
“沿海高速”项目：不中断交通
桥梁运行模态分析在桥梁状态评估中的应用沿海高速丁堰桥沿海高速丁堰桥
南京和燕
路立交桥
O M A
Time Domain Response
实测PSD结果
识别结果：模态频率与阻尼比
识别结果：振型
丁堰桥OMA 试验11
227#墩8#墩9#墩
试验MAC 计算MAC
0.81
5.71
6.35116.7360.645.455.8596.195
0.740.134.7184.724
0.895.443.1543.333
0.982.122.1722.222
0.900.681.3611.371MAC 值频率误差(%)
有限元频率值有限元频率阶数
实验频率值实验频率阶数实验振型与有限元模型振型的匹配结果
FEM与OMA振型相关（MAC）结果
成飞项目：环境振动试验夹具动态优化设计
夹具动态优化设计一体化软件系统框图计算机
辅助
设计
与接口夹具动态分析试验与优化设计一体化软件系统运行模态分析(OMA)有限元分析(Nastran) 与接口试验/计算相关分析(COR)计算模型修正(UPD)夹具优化设计(OPT)
板梁结构模型计算振型1-6。