3.2頻響函數(shù)的測試

頻率響應函數(shù)(FRF)描述了結(jié)構(gòu)上輸入點與輸出點之間的頻率函數(shù)，FRF的測 量和計算可以通過輸入輸出通道的互功率譜除以輸入的自功率譜估計獲得。

每個頻率響應函數(shù)是通過輸入采樣信號與輸出采樣信號計算獲得。

3.2.1試驗對象的支承方式

試驗對象的支承方式應盡量實現(xiàn)實際結(jié)構(gòu)所要求的邊界條件。例如:飛行段的 運載火箭應處于自由懸空狀態(tài);機床應約束支承在剛性基礎(chǔ)上，并要求機床與地基 連接的邊界條件與設計狀態(tài)•致。下面分別討論這兩種支承方式。

(1)約束支承方式

將試驗對象安裝在基礎(chǔ)上(圖3-3(幻)。理想的情況是基礎(chǔ)絕對剛性、也就是當 激勵試驗對象時，基礎(chǔ)絕對不動，即激勵力對基礎(chǔ)的位移頻響函數(shù)值為零。實際 上這是不可能實現(xiàn)的。一般認為，如果在整個試驗頻帶內(nèi)，基礎(chǔ)上的頻響函數(shù)值 遠小于試驗對象結(jié)構(gòu)上的頻響函數(shù)值，可以近似認為滿足了約束支承的要求。為 此，通常要求基礎(chǔ)的質(zhì)量至少為試驗對象質(zhì)量的]0倍，這樣，基礎(chǔ)對試驗對象動 態(tài)特性的影響一般可忽略。

 (2)自由支承方式                                             、

理想的自由狀態(tài)是試驗對象處于懸空狀態(tài)，這時，試驗對象結(jié)構(gòu)有六個固有 頻率為零的剛體模態(tài)，其中三個為平移模態(tài)；三個為轉(zhuǎn)動模態(tài)。實際上，真正的 自由狀態(tài)是難以在試驗室內(nèi)實現(xiàn)的，只能采用某種適當?shù)姆绞?如空氣彈簧和氣、 磁懸掛裝置>支承試驗對象(圖3.3〇^c：〇,近似模擬自由狀態(tài)。這時，試驗對象剛 體模態(tài)頻率不再為零，它的值與試驗對象質(zhì)量特性和支承裝置的剛度特性有關(guān)。 為了減小懸掛系統(tǒng)(試驗對象作為剛體與彈性支承裝置組成的系統(tǒng))對試驗對象結(jié) 構(gòu)彈性模態(tài)的影響，要求懸掛系統(tǒng)具有較低的剛度、較小的附加質(zhì)量和零摩擦力。 懸掛系統(tǒng)的固有頻率與懸掛點布置一般應滿足下列要求：

1)    懸掛系統(tǒng)的固有頻率為試驗對象結(jié)構(gòu)彈性模態(tài)基本固有頻率的1/10-1/5以 下。否則，應考慮懸掛系統(tǒng)對試驗對象彈性模態(tài)特性的影響；

2)    懸掛點應盡量選在試驗對象結(jié)構(gòu)剛度較大的節(jié)點附近，避免結(jié)構(gòu)懸掛的靜 應力引起結(jié)構(gòu)剛度變化，并確保懸掛系統(tǒng)穩(wěn)定；

3)     減小懸掛系統(tǒng)引起的附加阻尼對結(jié)構(gòu)試驗對象的影響；

4)     試驗對象的懸掛方向最好與結(jié)構(gòu)主振方向垂直。

模態(tài)試驗中，試驗夾具和支承系統(tǒng)的設計與驗證相當重要。當發(fā)現(xiàn)夾具和支 承系統(tǒng)的動態(tài)特性對所試驗結(jié)構(gòu)有明顯影響時，應將試驗對象連同夾具一起作為 整體進行動態(tài)分析。隨著試驗對象結(jié)構(gòu)愈來愈大，要設計一個具有理想界面或與 試驗對象藕合較小的夾具也愈來愈困難，費用也相當昂貴，有的需從試驗方法(如 慣性質(zhì)量界面和殘余柔度)去解決這些矛盾。