边界支承的刚度要求优化

自由边界和约束边界理论上容易实现，但现实中实现起来却有困难。由于用于自由边界的悬挂或支承系统不可能刚度为零，用于约束边界的夹具系统不可能刚度无穷大，因此，试验条件下不可能做到完全自由和完全约束（固支）。

对于自由边界，要求实际支承的最高刚体频率小于结构的最低弹性频率（见图4-42），这样可减少悬挂系统对结构模态的影响，实现模拟近似自由的边界条件。因此，对于低频模态实现自由边界很困难，但是对于高频模态实现自由边界很容易。

图4-42 自由边界支承刚度要求

如模拟自由边界条件，要求刚体频率是第1阶弹性体频率的10%～20%。如果不满足此要求，应考虑更换刚度更小的支承系统。(www.xing528.com)

对于约束边界而言，由于实际约束条件的夹具系统不可能刚度无穷大，因此要实现约束边界，必须要求用于支承的夹具系统的最低弹性频率远高于试件结构的最高分析频率。一般说来，中小结构实现约束边界较容易，但对于大型结构实现约束边界较困难。

从这可以看出边界条件对试验有显著影响，特别是对轻质结构。因此，采集到的数据必须进行检查，以确定因不同的测试设置边界条件引起频率和模态振型的变化情况。可能模态振型是感兴趣的参数，其差异并不大，但对于处于评估状态的设计而言，频率可能是个敏感参数，这严重依赖于实际应用。因此，这时该怎样做呢？

如果有分析模型可用，那么研究不同边界条件下的频率和振型的影响是件非常容易的工作。这样的分析可在实际测试之前进行，有任何影响都可以观测到。这样一来，有关模态特征的预期变化就可做一些估计，通过分析可以确定这些模态特征的变化可能怎样影响系统的最终响应。如果影响显著，那么就需要仔细评估支承条件的影响。但是如果系统响应结果差异不大，那么可以认为测试支承条件的影响不是关键因素。但是需要有人去做这样的评估，不能单单使用经验方法，必须做更深入的评估。

如果没有分析模型可用，那么需要你自己评估你的支承系统是否满足了测试要求，对测试结果有无明显影响，或者影响有多大。需要记住的是测试支承刚度的改变必然对所有频率有影响。如果增加刚度，频率必然变大，问题是频率变化有多大，是否影响严重，需要你来做评估。