建立模态模型的优化方法

无论有没有上一步的工作，测试人员都需要建立一个用于试验的模态模型。这一步主要分为以下几个方面：

（1）确定被测结构的边界条件 需要确定边界条件是约束边界还是自由边界（见图4-28）。二者的区别在于自由边界除了弹性模态之外还存在刚体模态，而约束边界只有弹性模态。到底采取何种边界条件取决于试验目的。如果是自由边界，应使支承系统与待测结构组成系统的刚体模态频率低于结构第一阶弹性模态的1/10。

（2）标识出测试所使用的总体坐标系 在地面或待测结构上用胶带或记号笔标识出坐标系各个方向，以防各个测点因坐标方向出错导致模态振型不正确。

（3）确定激励方式 对于EMA而言，分锤击法和激振器法，如图4-29所示。由于力锤移动方便，不影响试件的动态特性，因此，锤击法通常适用于简单的线性结构（部件级），不适用于非线性结构。激振器测试激励能量更大，分布更均匀，获得的数据质量更高，所以，通常用于大型复杂结构，且是研究非线性的唯一方法。但是激振器也存在难于安装、操作复杂、存在附加影响等问题。

（4）根据测试要求和被测结构实际振动量大小选择合适的传感器类型及相应的安装方式 由于模态测试的激励力通常不会太大，因此，模态传感器的灵敏度通常比较高，常用的有100mV/g。关于传感器的安装与影响评价，请参考第2章2.2传感器怎样安装才能满足测试要求和本章的4.10评价传感器附加质量对模态频率的影响。

图4-28 自由边界条件(www.xing528.com)

图4-29 激励方式的选择

a）力锤 b）激振器

（5）根据测试要求确定测量自由度 包括确定测点数目和方向，并在结构相应测量位置做标识。测量自由度应合理分布，使得能唯一地描述所有关心的模态振型。

（6）根据确定的测量自由度生成几何模型 线框模型表示（非实体模型，仅用测点来表示）用于表征模型动画，通过后续的振型动画，可以确定各阶模态的节点位置。

（7）连接数据采集系统、校准测量系统 确定所使用的各个设备都能正常工作，同时对测量系统进行校准。