Modal 模態(tài)試驗分析軟件
Modal 模態(tài)試驗與分析
n 模態(tài)試驗與分析是指通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲得響應(和激勵)數(shù)據(jù),經(jīng)動態(tài)信號分析與模態(tài)參數(shù)識別,確定機械結構的固有頻率、阻尼比、振型和模態(tài)參與因子等揭示結構動態(tài)特性的參數(shù)
n 經(jīng)過三十多年發(fā)展,模態(tài)試驗與分析有了長足進步,廣泛應用于振動排故、狀態(tài)檢測、故障診斷和結構健康監(jiān)測,以及動態(tài)響應預報、結構動態(tài)修改、有限元模型修正、動態(tài)分析與設計、振動控制等
n 模態(tài)試驗與分析已成為航空、航天、汽車、艦船、機械設備和橋梁、建筑等產品研制、定型、使用和維護過程中的手段
Modal 可實現(xiàn)如下三大分析功能:
n Modal EMA(試驗模態(tài)分析):
適用于大型復雜結構在輸入輸出可測、采用人工激勵(激振器或力錘)情況下的多輸入多輸出(MIMO)振動模態(tài)試驗與分析,可進行單個或多個激振器激勵的模態(tài)試驗,也可完成采用單個或多個參考點的錘擊法模態(tài)試驗(MRIT)
n Modal ODS(響應模態(tài)分析):
分為時域 ODS 和頻域 ODS。時域 ODS 用于觀察機械結構在各時間點上的振動響應狀態(tài);頻域 ODS 用于觀測機械結構在各頻率點上的運行狀態(tài)振型,還可用于區(qū)分同一頻率點在不同模態(tài)空間上的強迫振動振型。
n Modal OMA(運行模態(tài)分析):
適用于大型復雜結構在運行狀態(tài)中利用自然激勵(環(huán)境激勵)、輸入不可測,或者僅使用輸出數(shù)據(jù)情況下的振動模態(tài)試驗與分析。

基于三參考點的機器人機械臂的多輸入多輸出模態(tài)分析

機械臂的軟件建模

機械臂的某一階模態(tài)振型(8.64Hz,阻尼比1.22%)
Modal 的基本特點
n 可運行于 Windows XP/2003/Win7/Win8 等目前的主流操作系統(tǒng),使用方便
n 中英文多語言界面,并可快速定制開發(fā)其它語言界面
n 完善的幾何建模、項目管理、動態(tài)信號處理、模態(tài)參數(shù)識別、時頻域運行響應估計(ODS)、振型相關估計(MAC)等功能模塊
n 集成的交互式幾建模功能,操作直觀方便,可快速建立簡單結構的測試模型,還可從通用格式文件(UFF)或者 IGES 文件中導入幾何信息
n 方便的測量數(shù)據(jù)輸入接口,可導入時域信號(激勵與響應時間歷程),也可直接導入頻域數(shù)據(jù)(頻響 FRFs和相干 COHs)
n 可從 UFF 58/58b 通用文件中導入數(shù)據(jù),也可從 Modal 標準格式的 ASCII 文件中導入
n 完善的二維曲線、三維圖形(幾何、振型動畫、MAC)的顯示與控制功能
n 數(shù)據(jù)拷貝、屏幕拷貝、JPG 圖形存儲、AVI 動畫存儲等功能,方便用戶快速制作試驗報告和演示文稿
n 靈活的界面安排、豐富的鼠標與熱鍵快捷操作,大大提高工作效率與易用性
n 在 VC++環(huán)境下開發(fā),采用面向對象編程(OOP)技術,易于維護和擴展
n 可配有國、內外生產廠家的數(shù)據(jù)采集前端和動態(tài)信號分析儀
快速幾何建模
n 集成的交互式幾何建模模塊,實現(xiàn)節(jié)點、連線、多邊形、3D 對象的交互式選擇、移動、旋轉、放大、刪除、修改等功能
n 可定義總體坐標和局部坐標,具有笛卡爾、柱、以及球等三種坐標系統(tǒng),各種坐標系統(tǒng)間轉換方便
n 可實現(xiàn)線段、直線、矩形、梯形、扇面、橢圓、圓臺、球體等規(guī)則 3D 對象的快速建模,還可自定義三維單元庫
n 除了交互式幾何建模,模型幾何信息也可通過配置信息界面進行修改、添加、刪除等操作
快速、易用的信號分析功能
n 向導式的信號處理參數(shù)設置,實現(xiàn)趨勢去除、時域抽取、快速傅立葉變換(FFT)、加窗等功能
n FFT 長度:基 2 整數(shù),根據(jù)實測數(shù)據(jù)自由可選;重疊:0%~83%,可從下拉列表中選擇;平均次數(shù):用戶自定義;窗函數(shù):矩形窗、漢寧窗、海明窗、平頂窗、指數(shù)窗、力窗、指數(shù)窗等;分析頻率范圍:采樣頻率的 1/2 或 1/2.56
n 功率譜估計:自譜、互譜、功率譜矩陣、半功率譜矩陣
n 單輸入多輸出(SIMO)的頻率響應函數(shù)(FRF)估計:H1、H2 和Hc 估計
n 多輸入多輸出(MIMO)的頻率響應函數(shù)估計及相干函數(shù)估計
n 多線程支持的信號處理過程

傳遞函數(shù)的幅頻曲線和相干曲線
穩(wěn)定、可靠的模態(tài)分析技術
n 包含窄帶(NarBand)、選帶(SelBand)、寬帶(BroBand)三大類算法:窄帶方法逐個識別模態(tài),方便易用;選帶方法在選定頻帶內一次識別數(shù)個模態(tài),精度較好;基于p-LSCF 算法的寬帶模態(tài)識別方法在寬頻帶、全頻帶內識別全部模態(tài),效率高,并適用于大阻尼復雜結構
n 基于輸入(激振力)、輸出(響應)測量的試驗模態(tài)分析(EMA)技術
n 單輸入/多輸出(SIMO)的全局模態(tài)識別技術,可識別得到全局模態(tài)參數(shù)
n 多點激振的多輸入/多輸出(MIMO)模態(tài)識別技術,具有識別高密度或重頻模態(tài)的能力,是大型、復雜結構試驗模態(tài)分析的理想方法
n 單參考點和多參考點錘擊法(MRIT)模態(tài)識別技術

模態(tài)分析算法1:譜峰人工收取模態(tài)頻率

模態(tài)分析算法2:模態(tài)穩(wěn)定圖的計算結果自動收取模態(tài)

圓形結構的模態(tài)分析結果(119.46Hz,阻尼比0.86%)

圓桶型結構的某一階模態(tài)的橢圓振型(715.78Hz,阻尼比0.09%)

圓桶型結構的某一階模態(tài)的橢圓振型的對稱振型(723.67Hz,阻尼比0.07%)
方板型結構的某一階模態(tài)振型(95.72Hz,阻尼比0.27%)

自由梁結構的某一階模態(tài)振型(640.46Hz,阻尼比0.25%)
n 環(huán)境激勵下僅有輸出(響應)可測量的運行模態(tài)分析(OMA)技術,可以對橋梁、建筑、汽車、飛機、旋轉機械等機械結構在運行狀態(tài)進行試驗與分析,無須人工激振,只需測量響應
n 不僅簡單可行,同時還可獲得結構在真實運行狀態(tài)下的動態(tài)特性,且天然具備多參考點特性,具有解耦密集模態(tài)的能力
n 基于全功率譜密度矩陣的窄帶模態(tài)參數(shù)識別方法(頻域空間域分解法,F(xiàn)SDD),方便易用,結果準確
n 基于半功率譜密度矩陣的窄帶模態(tài)參數(shù)識別方法,操作方便,實現(xiàn)了 EMA 與 OMA 分析的統(tǒng)一
某公路橋 OMA 模態(tài)分析后的扭轉和多階彎曲振型
n 采用模態(tài)指示函數(shù)(MIF)等作為判斷模態(tài)是否存在的依據(jù),可靠判斷模態(tài)階次,避免遺漏模態(tài)
n 采用頻率穩(wěn)定圖區(qū)分結構模態(tài)與計算模態(tài)
n 時、頻域結構運行振型(ODS)估計及可視化,用戶可實時了解某一時刻或頻率點的結構振動模式

飛機結構的 ODS 分析
n 用于檢驗振型精度的振型相關矩陣(MAC)估計及可視化,包含三維 Bar 圖和數(shù)值表格

模態(tài)MAC矩陣
靈活的二維和三維圖形顯示、控制與輸出
n 提供專用的二維曲線與三維圖形控制面板,以及鼠標、快捷鍵、菜單等多種控制方式
n 多種曲線表達方式,諸如頻率響應函數(shù)的幅值(線性、對數(shù)、dB 坐標)、相位、展開相位、實部、虛部、奈奎斯特圖等
n 方便靈活的二維曲線顯示與控制,網(wǎng)格、圖例等元素可顯示或隱藏,并能提供相應曲線的完善測量信息(測量節(jié)點、方向,是否原點測量等)
n 縮放(具有不同縮放狀態(tài)的記憶能力)、選段、尋峰尋谷等實用功能
n 方便靈活的三維圖形顯示與控制,節(jié)點號、輸入/輸出標記、坐標軸等元素可顯示或隱藏,并能輕易實現(xiàn)平移、縮放、旋轉等功能
n 提供三維圖形的俯仰、左右、前后等各向視圖,能實現(xiàn)結構的框架線顯示或著色面渲染
n 對三維圖形建模提供了笛卡爾、柱球等局部坐標系統(tǒng),方便結構建模,并可在局部坐標系統(tǒng)內自由定義傳感器的測量自由度
n 二維曲線和三維圖形的各元素顏色自定義
n 基于 OpenGL 的三維圖形動畫控制,實現(xiàn)播放、暫停、幀播放、幅度控制、速度控制等功能
n 各種二維曲線和三維圖形復制到操作系統(tǒng)剪貼板中,可一鍵存儲為BMP 或 JPG 文件
n 振型動畫和 ODS 可直接輸出成 AVI 文件