頻響函數(shù)的測(cè)試
3.2頻響函數(shù)的測(cè)試頻率響應(yīng)函數(shù)(FRF)描述了結(jié)構(gòu)上輸入點(diǎn)與輸出點(diǎn)之間的頻率函數(shù)，F(xiàn)RF的測(cè) 量和計(jì)算可以通過輸入輸出通道的互功率譜除以輸入的自功率譜估計(jì)獲得。每個(gè)頻率響應(yīng)函數(shù)是通過輸入采樣信號(hào)與輸出采樣信號(hào)計(jì)算獲得。3.2.1試驗(yàn)對(duì)象的支承方式試驗(yàn)對(duì)象的支承方式應(yīng)盡量實(shí)現(xiàn)實(shí)際結(jié)構(gòu)所要求的邊界條件。例如:飛行段的 運(yùn)載火箭應(yīng)處于自由懸空狀態(tài);機(jī)床應(yīng)約束支承在剛性基礎(chǔ)上，并要求機(jī)床與地基 連接的邊界條件與設(shè)計(jì)狀態(tài)•致。下面分別討論這兩種支承方式。(1)約束支承方式將試驗(yàn)對(duì)象安裝在基礎(chǔ)上(圖3-3(幻)。理想的情況是基礎(chǔ)絕對(duì)剛性、也就是當(dāng) 激勵(lì)試驗(yàn)對(duì)象時(shí)，基礎(chǔ)絕對(duì)不動(dòng)，即激勵(lì)力對(duì)基礎(chǔ)的位移頻響函數(shù)值為零。實(shí)際 上這是不可能實(shí)現(xiàn)的。一般認(rèn)為，如果在整個(gè)試驗(yàn)頻帶內(nèi)，基礎(chǔ)上的頻響函數(shù)值 遠(yuǎn)小于試驗(yàn)對(duì)象結(jié)構(gòu)上的頻響函數(shù)值，可以近似認(rèn)為滿足了約束支承的要求。為 此，通常要求基礎(chǔ)的質(zhì)量至少為試驗(yàn)對(duì)象質(zhì)量的]0倍，這樣，基礎(chǔ)對(duì)試驗(yàn)對(duì)象動(dòng) 態(tài)特性的影響一般可忽略。 (2)自由支承方式 、理想的自由狀態(tài)是試驗(yàn)對(duì)象處于懸空狀態(tài)，這時(shí)，試驗(yàn)對(duì)象結(jié)構(gòu)有六個(gè)固有 頻率為零的剛體模態(tài)，其中三個(gè)為平移模態(tài)；三個(gè)為轉(zhuǎn)動(dòng)模態(tài)。實(shí)際上，真正的 自由狀態(tài)是難以在試驗(yàn)室內(nèi)實(shí)現(xiàn)的，只能采用某種適當(dāng)?shù)姆绞?如空氣彈簧和氣、 磁懸掛裝置>支承試驗(yàn)對(duì)象(圖3.3〇^c：〇,近似模擬自由狀態(tài)。這時(shí)，試驗(yàn)對(duì)象剛 體模態(tài)頻率不再為零，它的值與試驗(yàn)對(duì)象質(zhì)量特性和支承裝置的剛度特性有關(guān)。 為了減小懸掛系統(tǒng)(試驗(yàn)對(duì)象作為剛體與彈性支承裝置組成的系統(tǒng))對(duì)試驗(yàn)對(duì)象結(jié) 構(gòu)彈性模態(tài)的影響，要求懸掛系統(tǒng)具有較低的剛度、較小的附加質(zhì)量和零摩擦力。 懸掛系統(tǒng)的固有頻率與懸掛點(diǎn)布置一般應(yīng)滿足下列要求：1) 懸掛系統(tǒng)的固有頻率為試驗(yàn)對(duì)象結(jié)構(gòu)彈性模態(tài)基本固有頻率的1/10-1/5以 下。否則，應(yīng)考慮懸掛系統(tǒng)對(duì)試驗(yàn)對(duì)象彈性模態(tài)特性的影響；2) 懸掛點(diǎn)應(yīng)盡量選在試驗(yàn)對(duì)象結(jié)構(gòu)剛度較大的節(jié)點(diǎn)附近，避免結(jié)構(gòu)懸掛的靜 應(yīng)力引起結(jié)構(gòu)剛度變化，并確保懸掛系統(tǒng)穩(wěn)定；3) 減小懸掛系統(tǒng)引起的附加阻尼對(duì)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)對(duì)象的影響；4) 試驗(yàn)對(duì)象的懸掛方向最好與結(jié)構(gòu)主振方向垂直。模態(tài)試驗(yàn)中，試驗(yàn)夾具和支承系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證相當(dāng)重要。當(dāng)發(fā)現(xiàn)夾具和支 承系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性對(duì)所試驗(yàn)結(jié)構(gòu)有明顯影響時(shí)，應(yīng)將試驗(yàn)對(duì)象連同夾具一起作為 整體進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。隨著試驗(yàn)對(duì)象結(jié)構(gòu)愈來愈大，要設(shè)計(jì)一個(gè)具有理想界面或與 試驗(yàn)對(duì)象藕合較小的夾具也愈來愈困難，費(fèi)用也相當(dāng)昂貴，有的需從試驗(yàn)方法(如 慣性質(zhì)量界面和殘余柔度)去解決這些矛盾。