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直線振動(dòng)篩是采用慣性激振器來產(chǎn)生振動(dòng)來進(jìn)行工作的,具有一定的工作頻率,如果工作頻率遠(yuǎn)離固有頻率,就不會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象,理論上的振幅也將小于共振時(shí)的振幅,這樣振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)不易被破壞,并且減小了噪聲。因此,需要對(duì)振動(dòng)篩進(jìn)行模態(tài)分析。模態(tài)分析還可以使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)避免共振或按特定頻率進(jìn)行振動(dòng)。
模態(tài)是結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng)特性,每一個(gè)模態(tài)具有特定的固有頻率、阻尼比和模態(tài)振型。這些模態(tài)參數(shù)可以由計(jì)算或試驗(yàn)分析取得,這樣一個(gè)計(jì)算或試驗(yàn)分析過程稱為模態(tài)分析。所以模態(tài)分析就是對(duì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的固有頻率,阻尼,振型進(jìn)行研究和分析的一種方法。通過它能確定自然頻率、振型、和振型參數(shù)等。模態(tài)分析是所有動(dòng)力學(xué)分析的基礎(chǔ)。模態(tài)分析方法分為理論模態(tài)分析和試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析。理論模態(tài)分析主要是運(yùn)用有限元法對(duì)振動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行離散,建立系統(tǒng)特征值問題的數(shù)學(xué)模型,用各種近似方法求解系統(tǒng)特征值和特征向量。試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析是通過試驗(yàn)將采集的系統(tǒng)輸入與輸出信號(hào)經(jīng)過參數(shù)識(shí)別獲得模態(tài)參數(shù)。振動(dòng)模態(tài)是彈性結(jié)構(gòu)的固有的、整體的特性。如果通過模態(tài)分析方法搞清楚了結(jié)構(gòu)在某一頻率范圍內(nèi)各階主要模態(tài)的特性,就可能預(yù)言結(jié)構(gòu)在此頻段內(nèi)在外部或內(nèi)部各種振源作用下實(shí)際振動(dòng)響應(yīng)。因此,模態(tài)分析是結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)及設(shè)備的故障診斷的重要方法。模態(tài)分析是研究結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性一種近代方法,是系統(tǒng)辨別方法在工程振動(dòng)領(lǐng)域中的應(yīng)用。木章采用理論模態(tài)分析方法來獲得結(jié)構(gòu)的各階模態(tài)。
經(jīng)過長(zhǎng)期的發(fā)展,模態(tài)分析已被人們所熟悉,它已成為振動(dòng)工程中的一個(gè)重要的組成部分。早在上世紀(jì)50年代,在航空工業(yè)中就采用共振試驗(yàn)確定系統(tǒng)的固有頻率;60年代,發(fā)展了多點(diǎn)單相正弦、正弦多頻單點(diǎn)激勵(lì),制造出商用模擬式頻響函數(shù)分析儀;60年代后期到70年代,出現(xiàn)了各種瞬態(tài)和隨機(jī)激勵(lì)、頻率模態(tài)分析識(shí)別技術(shù):80年代中期到90年代,模態(tài)分析基木普及各個(gè)工程領(lǐng)域,甚至得到更深層次的應(yīng)用,在結(jié)構(gòu)性能評(píng)價(jià)、結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)修改和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、故障診斷和狀態(tài)檢測(cè)以及聲控分析等方面的應(yīng)用研究比較廣泛,尤其是對(duì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)修改和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì),都取得了豐碩的研究成果。
一般來講,模態(tài)分析技術(shù)在機(jī)械振動(dòng)領(lǐng)域的作用主要可歸結(jié)為以下幾個(gè)方面:
1.新產(chǎn)品設(shè)計(jì)中進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的分析與優(yōu)化。
2.評(píng)價(jià)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)系統(tǒng)得動(dòng)態(tài)特性,如安裝在結(jié)構(gòu)上的做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的設(shè)備,其轉(zhuǎn)動(dòng)部件的頻率否接近結(jié)構(gòu)的某階固有頻率,必須對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析,來求得結(jié)構(gòu)的各階模態(tài)參數(shù)和振型,從而評(píng)得知結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性是否符合要求,理論計(jì)算的結(jié)果是否準(zhǔn)確,通過模態(tài)分析是否能避免設(shè)備存在過大的振動(dòng)。
3.能分析診斷并預(yù)報(bào)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的故障。
4.使用模態(tài)分析得到的固有頻率和正交模態(tài),可以為后續(xù)動(dòng)態(tài)分析(如瞬態(tài)分析、諧響應(yīng)分析、譜分析等)作指導(dǎo)。
5.判斷結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的載荷是什么類型的載荷。
6.控制結(jié)構(gòu)的振動(dòng)噪聲,減少環(huán)境污染。結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí),各階模態(tài)引起噪聲的程度并不相同,通過調(diào)整或抑制對(duì)噪聲影響比較大的“特殊模態(tài)”,便可降低噪聲。
7.評(píng)估可能放大載荷的因素。
8.指導(dǎo)試驗(yàn)分析,如減振裝置和加速度傳感器的布置位置。
總之,所有以上作用都是基于特征值分析的,是許多動(dòng)力響應(yīng)分析的基礎(chǔ)。