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63米泵車臂架主動減振

應用背景

在許多應用中,結構動態的運行狀況無法在實驗室進行模態試驗來獲得,需要采用工作狀態模態分析方法(Operating Modal Analysis,簡稱OMA),此次的被測對象——泵車臂架,由于體積大,質量重,用普通力錘難以激勵,因此本模態實驗采用工作狀態模態分析方法。

 

系統配置

本次模態實驗的數據采集硬件采用了美國NI公司cDAQ、美國PCB公司加速度計、其高SignalPad模態分析軟件。

 

被測對象建模

 

63米臂架上安裝加速度計和簡化的三維臂架模型 ▼▼▼

 

 

簡化的三維臂架模型 ▼▼▼

 

模態分析與實驗結果

使用SignalPad進行時域數據采集、存儲與預處理,并結合模態軟件進行模態參數提取。使用的模態分析方法包括隨機子空間分析法、復頻域最小二乘法(LSCF),Z方向的分析結果如下:

 

Z方向的分析結果 ▼▼▼

 

從振型中可以看到,一階模態下,各自由度的振動同頻同相,只是振動幅度不一樣,靠近末端振動幅度最大,遠離末端振動幅度減小,這與實際看到的現象完全吻合。一階模態是臂架振動的最主要形態。二階模態相比于一階模態,振幅已經大幅減小。相位關系上,各自由度不再同相。:

 

模態分析軟件

泵車臂架工作模態實驗中使用其高SignalPad測控軟件進行現場數據采集、存儲和預處理。之后將處理轉換后的數據導入模態軟件進行模態參數提取和振型動畫演示。SignalPad測控軟件無需任何編程,只需要進行簡單配置就可實現多通道的數據采集和顯示,這在現場實驗中非常有用。可以快速排查由于連線、安裝造成的信號異常等問題。
由于此次模態實驗中關心的頻率非常低(0.2Hz附近),因此要求采集信號的時間要足夠長,否則頻率分辨率就不夠。在垂直方向的振動信號采集存儲中,設定的存儲深度為100s(即頻率分辨率為0.01Hz);在水平方向的振動信號采集存儲中,設定的存儲深度為80s(頻率分辨率為0.0125Hz,水平振動信號衰減較快,80s之后振動幾乎已經衰減為零)。
另外,由于是DC耦合,傳感器的輸出有一定的直流偏置,需要后期進行帶通濾波將偏置濾除(注意需要保留關心的頻率成分)。同時,將數據文件進行一定的處理,轉換成模態軟件支持的數據格式。將轉換后的數據導入模態軟件,即可進行模態參數提取、時域和頻域ODS、模態分析(LCSF\LSCE\RPF)、振型動畫、模態參數正交性評價、報告生成等一系列模態測試和分析任務。

 
 
 

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