什么是模态分析？为什么要进行模态分析？

weixin

　　什么是模态分析
       模态分析是研究结构动力特性一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。

　　这些模态参数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。这个分析过程如果是由有限元计算的方法取得的，则称为计算模态分析;如果通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数，称为试验模态分析。

　　通常，模态分析都是指试验模态分析。振动模态是弹性结构的固有的、整体的特性。如果通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性，就可能预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际振动响应。因此，模态分析是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。

　　模态分析最终目标在是识别出系统的模态参数，为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。

　　模态分析有什么用处?
       模态分析的最终目标在是识别出系统的模态参数，为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。模态分析技术的应用可归结为以下几个方面：

　　1. 评价现有结构系统的动态特性
　　通过结构的模态分析可以求得各阶模态参数(模态频率、模态振型以及模态阻尼)，从而评价结构的动态特性是否符合要求，并校验理论计算结构的准确性。

　　2. 在新产品设计中进行结构动态特性的预估和优化设计

　　3. 诊断及预报结构系统的故障
　　近年来，结构故障技术发展迅速，而模态分析已成为故障诊断的一个重要方法。利用结构模态参数的改变来诊断故障是一种有效方法。例如，根据模态频率的变化可以判断裂纹的出现;根据振型的分析可以确定断裂的位置;根据转子支承系统阻尼的改变，可以诊断与预报转子系统的失稳等。

　　4. 控制结构的辐射噪声
　　结构噪声是由于结构振动所引起的。结构振动时，各阶模态对噪声的“贡献”并不相同，对噪声贡献较大的几阶模态称为“优势模态”。抑制或者调整优势模态，便可降低噪声。而优势模态的确定，必须建立在模态分析基础之上。

　　5. 识别结构系统的载荷
　　某些结构在工作时所承受的载荷很难测量，这时，可通过实测响应和由模态分析所得的模态参数加以识别。此方法在航空，航天及核工程中应用广泛。

　　模态分析的应用领域
         1、航空航天飞行器、船舶、汽车工业等
　　  2、土木领域：大桥、大坝、高层建筑、海洋平台、闸门、桩基检测
　　  3、各种机械设备：如机床、发电设备、压缩机、气轮机
　　  4、军工领域

　　本文整理自亿恒科技(econ-group.com.cn)技术支持栏目。