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——Impact锤击法模态测试实验及Modal Analysis

前言
   Ansys仿真分析与实际的车架结构存在一定的误差,为了进一步验证车架结构的合理性,我们进行了基于LMS Test.Lab的Impact锤击法模态测试实验及Modal Analysis。
  我们将实验中采集到的数据导入Modal Analysis模块中进行分析,并将得到的结果再与ansys中得到的结果进行比较。

 Impact锤击法模态测试实验

  在进行实验之前,我们需要做两个准备。

  第一,在Geometry工作表里面建出车架点线框模型。因为那些点需要采集数据,而且点的方向要和传感器(这里我们选择的是三向加速度传感器)贴的方向一致,所以我们要根据车架的实况调节点的欧拉角即方向。
在几何页面调节欧拉角

粘贴传感器 ing

  第二,把车架悬吊起来。我们需要采集车架自由模态各阶次的频率,所以使用有弹性的橡皮筋捆绑合适的位置,同时使车架尽可能保持水平。

悬吊车架ing

  实验开始,首先连通电脑和LMS测试设备并接好各通道和传感器的线路,然后按照各工作表的次序进行各操作。

  Channel Setup工作表中进行数采前端对应通道的设置,如定义传感器的名称、传感器的灵敏度、传感器测量类型、测点所测振动的方向等操作。
Channel Setup ing

  接着的是Impact Scope工作表,锤击示波,以确定各通道量程。为保证得到更精确的结果我们需要设置好合适的量程范围。

  锤击测试前我们需要设置好我们关心的带宽及频率分辨率等要素。
  实验者使用力锤锤击时要尽可能保持多次施力的大小基本一致,以保证系统能确定一个合适的量程范围。
  锤击完毕,应用系统推荐值即可。
Impact Scope ing

  到了Impact Setup工作表,锤击设置,可设置触发级、带宽、加窗类型以及激励点的选择。设定好一些必要的参数后,开始锤击,锤击几次后,点击应用推荐值即可(锤击时要控制好力度)。

锤击车架 ing

  触发级设定好后接着是带宽的设置。

  设置要分析的带宽范围,然后通过两次锤击进行检查带宽的选择是否合适,以确定锤头的选择(锤头的硬度对车架的振动有重要的影响)。同时需要观察频带范围内激励点谱分布趋势确定带宽选择的合理性。
  接下来是针对激励信号和响应信号进行的加窗设置。
  锤击几次后我们将要选择窗函数。分别是:Input函数选择Force-Exponential,Response函数选择Exponential。
  加窗结果选用建议值。我们根据经验推理触发点为某个较合适的点,方向为-Z。
  然后是Measure工作表,真正开始进行车架的测试及数据采集。此过程我们采取力锤不动,传感器移动的方式。在这里我们可以通过设置面板中的All Setting选项修改我们之前设置的一些参数以及设置有利于接下来的实验的参数。其厉害的地方是可以自动拒绝Overload和Double Trigger,此能提高我们实验结果的精确度。
  最后是Validate工作表,在这里可以显示实验各点各方向的FRF并能检查漏测的点。

Modal Analysis

  在这个模块我们可以把上面实验的结果导进来进行分析,我们使用较适合于我们车架复杂模型的Polymax计算方法。经过以下三个主要的步骤:

  1、选择带宽-Bend (0-160hz)
  2、选择极点-stabilization
  3、shaps计算振型

  此外还有一个强大的功能就是Modal Synthesis-模态综合
  点击Auto-MAC .auto modal assurance criterion汽车模态保证标准,可以表示模态的可信程度↓↓↓

振形↓↓↓
一阶绕车架中部Y轴弯曲

二阶绕车架X轴弯曲

三阶绕车架中部Y轴弯曲

四阶绕车架中部Y轴弯曲,主环幅度较大

五阶可以看成是一阶和二阶的综合

六阶轻微绕车架中部Y轴弯曲,侧边防撞杆以上主环振动较剧烈

ANSYS振动频率与实验振动频率对比

  发现除一阶相差较大,各阶模态的振动频率与ANSYS软件分析基本吻合,由此认为ANSYS分析结果是可靠的,基本避开了发动机的振动频率,我们的车架模态相对合理。


结束语

  这次车架模态实验填补了一直以来车架模态数据的空白,对车架的模态进行了很好的验证,对未来Ambition 6的设计有很好的指导作用。

  但由于第一次做,经验与理论的欠缺,实验更多的精华还有待我们去发掘与探索。例如如何提高实验的精确性?如何做整车的模态更加贴近我们的实车负载模态?都是我们未来努力的方向。


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