Modal 模態(tài)試驗(yàn)分析軟件

Modal 模態(tài)試驗(yàn)與分析

n  模態(tài)試驗(yàn)與分析是指通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲得響應(yīng)（和激勵(lì)）數(shù)據(jù)，經(jīng)動(dòng)態(tài)信號(hào)分析與模態(tài)參數(shù)識(shí)別，確定機(jī)械結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼比、振型和模態(tài)參與因子等揭示結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的參數(shù)

n  經(jīng)過三十多年發(fā)展，模態(tài)試驗(yàn)與分析有了長足進(jìn)步，廣泛應(yīng)用于振動(dòng)排故、狀態(tài)檢測(cè)、故障診斷和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)，以及動(dòng)態(tài)響應(yīng)預(yù)報(bào)、結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)修改、有限元模型修正、動(dòng)態(tài)分析與設(shè)計(jì)、振動(dòng)控制等

n  模態(tài)試驗(yàn)與分析已成為航空、航天、汽車、艦船、機(jī)械設(shè)備和橋梁、建筑等產(chǎn)品研制、定型、使用和維護(hù)過程中的手段

Modal 可實(shí)現(xiàn)如下三大分析功能：

n  Modal EMA（試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析）：

適用于大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)在輸入輸出可測(cè)、采用人工激勵(lì)（激振器或力錘）情況下的多輸入多輸出（MIMO）振動(dòng)模態(tài)試驗(yàn)與分析，可進(jìn)行單個(gè)或多個(gè)激振器激勵(lì)的模態(tài)試驗(yàn)，也可完成采用單個(gè)或多個(gè)參考點(diǎn)的錘擊法模態(tài)試驗(yàn)（MRIT）

n  Modal ODS（響應(yīng)模態(tài)分析）：

分為時(shí)域 ODS 和頻域 ODS。時(shí)域 ODS 用于觀察機(jī)械結(jié)構(gòu)在各時(shí)間點(diǎn)上的振動(dòng)響應(yīng)狀態(tài)；頻域 ODS 用于觀測(cè)機(jī)械結(jié)構(gòu)在各頻率點(diǎn)上的運(yùn)行狀態(tài)振型，還可用于區(qū)分同一頻率點(diǎn)在不同模態(tài)空間上的強(qiáng)迫振動(dòng)振型。

n  Modal OMA（運(yùn)行模態(tài)分析）：

適用于大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)在運(yùn)行狀態(tài)中利用自然激勵(lì)（環(huán)境激勵(lì)）、輸入不可測(cè)，或者僅使用輸出數(shù)據(jù)情況下的振動(dòng)模態(tài)試驗(yàn)與分析。

      基于三參考點(diǎn)的機(jī)器人機(jī)械臂的多輸入多輸出模態(tài)分析

機(jī)械臂的軟件建模

機(jī)械臂的某一階模態(tài)振型（8.64Hz，阻尼比1.22%）

Modal 的基本特點(diǎn)

n  可運(yùn)行于 Windows XP/2003/Win7/Win8 等目前的主流操作系統(tǒng)，使用方便

n  中英文多語言界面，并可快速定制開發(fā)其它語言界面

n  完善的幾何建模、項(xiàng)目管理、動(dòng)態(tài)信號(hào)處理、模態(tài)參數(shù)識(shí)別、時(shí)頻域運(yùn)行響應(yīng)估計(jì)（ODS）、振型相關(guān)估計(jì)（MAC）等功能模塊

n  集成的交互式幾建模功能，操作直觀方便，可快速建立簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的測(cè)試模型，還可從通用格式文件（UFF）或者 IGES 文件中導(dǎo)入幾何信息

n  方便的測(cè)量數(shù)據(jù)輸入接口，可導(dǎo)入時(shí)域信號(hào)（激勵(lì)與響應(yīng)時(shí)間歷程），也可直接導(dǎo)入頻域數(shù)據(jù)（頻響 FRFs和相干 COHs）

n  可從 UFF 58/58b 通用文件中導(dǎo)入數(shù)據(jù)，也可從 Modal 標(biāo)準(zhǔn)格式的 ASCII 文件中導(dǎo)入

n  完善的二維曲線、三維圖形（幾何、振型動(dòng)畫、MAC）的顯示與控制功能

n  數(shù)據(jù)拷貝、屏幕拷貝、JPG 圖形存儲(chǔ)、AVI 動(dòng)畫存儲(chǔ)等功能，方便用戶快速制作試驗(yàn)報(bào)告和演示文稿

n  靈活的界面安排、豐富的鼠標(biāo)與熱鍵快捷操作，大大提高工作效率與易用性

n  在 VC++環(huán)境下開發(fā)，采用面向?qū)ο缶幊蹋∣OP）技術(shù)，易于維護(hù)和擴(kuò)展

n  可配有國、內(nèi)外生產(chǎn)廠家的數(shù)據(jù)采集前端和動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀

快速幾何建模

n  集成的交互式幾何建模模塊，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)、連線、多邊形、3D 對(duì)象的交互式選擇、移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、放大、刪除、修改等功能

n  可定義總體坐標(biāo)和局部坐標(biāo)，具有笛卡爾、柱、以及球等三種坐標(biāo)系統(tǒng)，各種坐標(biāo)系統(tǒng)間轉(zhuǎn)換方便

n  可實(shí)現(xiàn)線段、直線、矩形、梯形、扇面、橢圓、圓臺(tái)、球體等規(guī)則 3D 對(duì)象的快速建模，還可自定義三維單元庫

n  除了交互式幾何建模，模型幾何信息也可通過配置信息界面進(jìn)行修改、添加、刪除等操作

快速、易用的信號(hào)分析功能

n  向?qū)降男盘?hào)處理參數(shù)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)趨勢(shì)去除、時(shí)域抽取、快速傅立葉變換（FFT）、加窗等功能

n  FFT 長度：基 2 整數(shù)，根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)自由可選；重疊：0%～83%，可從下拉列表中選擇；平均次數(shù)：用戶自定義；窗函數(shù)：矩形窗、漢寧窗、海明窗、平頂窗、指數(shù)窗、力窗、指數(shù)窗等；分析頻率范圍：采樣頻率的 1/2 或 1/2.56

n  功率譜估計(jì)：自譜、互譜、功率譜矩陣、半功率譜矩陣

n  單輸入多輸出（SIMO）的頻率響應(yīng)函數(shù)（FRF）估計(jì)：H1、H2 和Hc 估計(jì)

n  多輸入多輸出（MIMO）的頻率響應(yīng)函數(shù)估計(jì)及相干函數(shù)估計(jì)

n  多線程支持的信號(hào)處理過程

傳遞函數(shù)的幅頻曲線和相干曲線

穩(wěn)定、可靠的模態(tài)分析技術(shù)

n  包含窄帶（NarBand）、選帶（SelBand）、寬帶（BroBand）三大類算法：窄帶方法逐個(gè)識(shí)別模態(tài)，方便易用；選帶方法在選定頻帶內(nèi)一次識(shí)別數(shù)個(gè)模態(tài)，精度較好；基于p-LSCF 算法的寬帶模態(tài)識(shí)別方法在寬頻帶、全頻帶內(nèi)識(shí)別全部模態(tài)，效率高，并適用于大阻尼復(fù)雜結(jié)構(gòu)

n  基于輸入（激振力）、輸出（響應(yīng)）測(cè)量的試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析（EMA）技術(shù)

n  單輸入/多輸出（SIMO）的全局模態(tài)識(shí)別技術(shù)，可識(shí)別得到全局模態(tài)參數(shù)

n  多點(diǎn)激振的多輸入/多輸出（MIMO）模態(tài)識(shí)別技術(shù)，具有識(shí)別高密度或重頻模態(tài)的能力，是大型、復(fù)雜結(jié)構(gòu)試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的理想方法

n  單參考點(diǎn)和多參考點(diǎn)錘擊法（MRIT）模態(tài)識(shí)別技術(shù)

模態(tài)分析算法1：譜峰人工收取模態(tài)頻率

模態(tài)分析算法2：模態(tài)穩(wěn)定圖的計(jì)算結(jié)果自動(dòng)收取模態(tài)

圓形結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析結(jié)果（119.46Hz，阻尼比0.86%）

圓桶型結(jié)構(gòu)的某一階模態(tài)的橢圓振型（715.78Hz,阻尼比0.09%）

圓桶型結(jié)構(gòu)的某一階模態(tài)的橢圓振型的對(duì)稱振型（723.67Hz,阻尼比0.07%）

方板型結(jié)構(gòu)的某一階模態(tài)振型（95.72Hz,阻尼比0.27%）

自由梁結(jié)構(gòu)的某一階模態(tài)振型（640.46Hz,阻尼比0.25%）

n  環(huán)境激勵(lì)下僅有輸出（響應(yīng)）可測(cè)量的運(yùn)行模態(tài)分析（OMA）技術(shù)，可以對(duì)橋梁、建筑、汽車、飛機(jī)、旋轉(zhuǎn)機(jī)械等機(jī)械結(jié)構(gòu)在運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行試驗(yàn)與分析，無須人工激振，只需測(cè)量響應(yīng)

n  不僅簡(jiǎn)單可行，同時(shí)還可獲得結(jié)構(gòu)在真實(shí)運(yùn)行狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)特性，且天然具備多參考點(diǎn)特性，具有解耦密集模態(tài)的能力

n  基于全功率譜密度矩陣的窄帶模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法（頻域空間域分解法，F(xiàn)SDD），方便易用，結(jié)果準(zhǔn)確

n  基于半功率譜密度矩陣的窄帶模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法，操作方便，實(shí)現(xiàn)了 EMA 與 OMA 分析的統(tǒng)一

某公路橋 OMA 模態(tài)分析后的扭轉(zhuǎn)和多階彎曲振型

n  采用模態(tài)指示函數(shù)（MIF）等作為判斷模態(tài)是否存在的依據(jù)，可靠判斷模態(tài)階次，避免遺漏模態(tài)

n  采用頻率穩(wěn)定圖區(qū)分結(jié)構(gòu)模態(tài)與計(jì)算模態(tài)

n  時(shí)、頻域結(jié)構(gòu)運(yùn)行振型（ODS）估計(jì)及可視化，用戶可實(shí)時(shí)了解某一時(shí)刻或頻率點(diǎn)的結(jié)構(gòu)振動(dòng)模式

飛機(jī)結(jié)構(gòu)的 ODS 分析

n  用于檢驗(yàn)振型精度的振型相關(guān)矩陣（MAC）估計(jì)及可視化，包含三維 Bar 圖和數(shù)值表格

模態(tài)MAC矩陣

靈活的二維和三維圖形顯示、控制與輸出

n  提供專用的二維曲線與三維圖形控制面板，以及鼠標(biāo)、快捷鍵、菜單等多種控制方式

n  多種曲線表達(dá)方式，諸如頻率響應(yīng)函數(shù)的幅值（線性、對(duì)數(shù)、dB 坐標(biāo)）、相位、展開相位、實(shí)部、虛部、奈奎斯特圖等

n  方便靈活的二維曲線顯示與控制，網(wǎng)格、圖例等元素可顯示或隱藏，并能提供相應(yīng)曲線的完善測(cè)量信息（測(cè)量節(jié)點(diǎn)、方向，是否原點(diǎn)測(cè)量等）

n  縮放（具有不同縮放狀態(tài)的記憶能力）、選段、尋峰尋谷等實(shí)用功能

n  方便靈活的三維圖形顯示與控制，節(jié)點(diǎn)號(hào)、輸入/輸出標(biāo)記、坐標(biāo)軸等元素可顯示或隱藏，并能輕易實(shí)現(xiàn)平移、縮放、旋轉(zhuǎn)等功能

n  提供三維圖形的俯仰、左右、前后等各向視圖，能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的框架線顯示或著色面渲染

n  對(duì)三維圖形建模提供了笛卡爾、柱球等局部坐標(biāo)系統(tǒng)，方便結(jié)構(gòu)建模，并可在局部坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)自由定義傳感器的測(cè)量自由度

n  二維曲線和三維圖形的各元素顏色自定義

n  基于 OpenGL 的三維圖形動(dòng)畫控制，實(shí)現(xiàn)播放、暫停、幀播放、幅度控制、速度控制等功能

n  各種二維曲線和三維圖形復(fù)制到操作系統(tǒng)剪貼板中，可一鍵存儲(chǔ)為BMP 或 JPG 文件

n  振型動(dòng)畫和 ODS 可直接輸出成 AVI 文件