[发明专利]自由模态测试中消除悬挂刚度和传感器质量影响的方法

说明书

本发明公开了一种自由模态测试中消除悬挂刚度和传感器质量影响的方法，当使用多点悬挂支承和多个传感器测试时(各点处悬挂刚度和传感器附加质量已知)，分别测量与这些点相关的频响函数，根据该方法提供的修正公式即可一次性消除频响函数中多点悬挂刚度和多个加速度传感器附加质量影响，修正效率高，具有实际工程应用价值。

技术领域

本发明属于模态测试技术领域，涉及一种自由模态测试中频响函数修正的方法，具体涉及一种自由模态测试中同时消除频响函数中多点悬挂支承刚度影响和多个加速度传感器附加质量影响的方法。

背景技术

自由模态测试是比较常见的一类模态试验，以获取自由结构的动态特性为目的。这类测试中，被测结构应当处于类似于“悬浮”的自由状态。然而实践中，这种状态很难实现，通常会采用柔软的绳索或软弹簧等对被测结构进行悬挂支承，近似模拟自由边界条件。显然，悬挂支承会给测试结构引入附加刚度，进而影响所测量频响函数的精度，尤其对于较为柔软的结构体，影响十分明显。此外，测试中采用的加速度传感器附加质量也会对测量产生一定的误差影响。对于大型的测试结构，由于传感器质量相对较小，其附加质量影响不大，通常在测试过程中被人为地忽略。但是对于轻巧、小型的结构件，传感器引入的附加质量影响非常显著。尤其使用多个传感器进行测量时，测量的频响函数包含的误差会非常大，在使用这些频响函数进行后续分析之前有必要对传感器引入的附加质量影响进行消除。

发明内容

为了提高自由模态测试中频响函数的测量精度，本发明提供了一种同时自由模态测试中消除频响函数中多点支承刚度影响和多个加速度传感器附加质量影响的方法。

本发明所采用的技术方案是：一种自由模态测试中消除悬挂刚度和传感器质量影响的方法，假定被测结构体上布置m个悬挂点，各悬挂点位置分别标记为1、2……m；在每个悬挂点处分别采用弹性件对被测结构进行悬挂支承，模拟自由边界条件；各悬挂点处的支承刚度分别记为Δk₁，Δk₂，…，Δk_m；在被测结构体上布置n个测点，各测点位置分别标记为1、2……n；每个测点处分别设置一个加速度传感器用以测量响应信号，传感器附加质量分别记为Δm₁，Δm₂……Δm_n；其中，n≥m，且n个加速度传感器安装位置点应涵盖上述的m个悬挂点位置；

其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：进行模态试验，测量频响函数矩阵H中的各频响函数；

其中，H_nm表示对m点激励，对n点测量响应得到的频响函数。

步骤2：将悬挂支撑刚度Δk₁，Δk₂……Δk_m和传感器附加质量Δm₁，Δm₂……Δm_n表示成矩阵形式，即

ΔZ＝diag[-Δk₁+Δm₁ω²，-Δk₂+Δm₂ω²，…-Δk_m+Δm_mω²，Δm_m+1ω²，…，

Δm_nω²]，

其中，ω表示频率变量。

所述ΔZ为：