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63米泵车臂架主动减振

应用背景

在许多应用中,结构动态的运行状况无法在实验室进行模态试验来获得,需要采用工作状态模态分析方法(Operating Modal Analysis,简称OMA),此次的被测对象——泵车臂架,由于体积大,质量重,用普通力锤难以激励,因此本模态实验采用工作状态模态分析方法。

 

系统配置

本次模态实验的数据采集硬件采用了美国NI公司cDAQ、美国PCB公司加速度计、其高SignalPad模态分析软件。

 

被测对象建模

 

63米臂架上安装加速度计和简化的三维臂架模型 ▼▼▼

 

 

简化的三维臂架模型 ▼▼▼

 

模态分析与实验结果

使用SignalPad进行时域数据采集、存储与预处理,并结合模态软件进行模态参数提取。使用的模态分析方法包括随机子空间分析法、复频域最小二乘法(LSCF),Z方向的分析结果如下:

 

Z方向的分析结果 ▼▼▼

 

从振型中可以看到,一阶模态下,各自由度的振动同频同相,只是振动幅度不一样,靠近末端振动幅度最大,远离末端振动幅度减小,这与实际看到的现象完全吻合。一阶模态是臂架振动的最主要形态。二阶模态相比于一阶模态,振幅已经大幅减小。相位关系上,各自由度不再同相。:

 

模态分析软件

泵车臂架工作模态实验中使用其高SignalPad测控软件进行现场数据采集、存储和预处理。之后将处理转换后的数据导入模态软件进行模态参数提取和振型动画演示。SignalPad测控软件无需任何编程,只需要进行简单配置就可实现多通道的数据采集和显示,这在现场实验中非常有用。可以快速排查由于连线、安装造成的信号异常等问题。
由于此次模态实验中关心的频率非常低(0.2Hz附近),因此要求采集信号的时间要足够长,否则频率分辨率就不够。在垂直方向的振动信号采集存储中,设定的存储深度为100s(即频率分辨率为0.01Hz);在水平方向的振动信号采集存储中,设定的存储深度为80s(频率分辨率为0.0125Hz,水平振动信号衰减较快,80s之后振动几乎已经衰减为零)。
另外,由于是DC耦合,传感器的输出有一定的直流偏置,需要后期进行带通滤波将偏置滤除(注意需要保留关心的频率成分)。同时,将数据文件进行一定的处理,转换成模态软件支持的数据格式。将转换后的数据导入模态软件,即可进行模态参数提取、时域和频域ODS、模态分析(LCSF\LSCE\RPF)、振型动画、模态参数正交性评价、报告生成等一系列模态测试和分析任务。

 
 
 

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