《ODS和OMA的区别与应用.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《ODS和OMA的区别与应用.doc（8页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、ODS和OMA的差别和应用郝民LMS China一、一个简单例子， ODS与模态：一些用户对工作模态和 ODS的区别搞不清楚.首先工作模态属于模态分析的范畴，和ODS在概念上有根本的差别，下面我们先通过一个简单的例子，来阐述一下二者(模态分析与ODS)的不同。首先看一下结构响应与激励之间的关系H(j ) f(j H y(j )IMPUT SPECTRUMFREQUENCY RESPONSE FUNCTIONOUTPUT SPECTRUM恥匚二>的谢匚二>y(ja)实际应为时域， 与输入力相乘得到。现在我们用频域来表示和分析。结构在随机激励下，响应就由传递函数 因为随机激励宽频带激励
2、，该频带内所有模态都被激振起来， 这样响应就是各个模态振型的加权综合。当输入只有单一频率时，可以看作是只在某一工作状态时的 工况。看一块长方形平板，在角上施加单一频率的正弦激励。为了简单起见，先假设只有两个模态被激励起来。从图中和公式中可以发现，决定响应的重要因素是系统的传递函数。但在ODS测量中，我们只测系统响应，而无传递函数与激励。如果我们的正弦激振频率正好是该板的第一个固有频率，从图中可以发现FRF由两个模态组成，而且无论是在频域，还是时域，第一阶模态都占主要成分。如果我们在同一频率,测出板上各点的响应，ODS看起来就很像一阶模态，虽然还有一点二阶模态的贡献。进行模态分析，即Modal
3、Analysis (including OMA)时，我们是在分析辨识每个模态单独 的贡献和特性。如蓝色的模态 1和红色的模态 2。而在ODS的分析时，我们只看到结构在 某一频率下的响应，它是各个模态对整个响应的一个线性组合 ，所以当激励主要激振出第一阶模态时，ODS和第一阶模态非常象。ODS的响应和第现在我们只激励二阶固有频率，和一阶情况类似，二阶模态占主要, 二阶模态很像。下一步我们来看一下不在固有频率上激励的效果。在第一、二阶固有频率的中间的某一频率激振，这样我们就可以看到ODS和模态的真正区别了。如图可见，该振动形态看起来很怪， 但细看可以发现第一阶的弯曲模态和第二阶 扭转模态。在实际O
4、DS的试验中，我们只测出输出，下图中是该板在某一点上的响应谱，由于输 入频率范围很宽，激励出许多模态。可见模态对最后响应都有贡献。ODS与模态振型之间有很大区别。可以说， ODS是由各阶模态以某一形式线性叠加而成。ODS与模态振型（工作模态，与试验模态）是完全不同的概念。振型是结构的固有属 性。分析结果包含频率、阻尼比和振型，而ODS是指结构上某些关心的测点，在结构的特定工作条件下，相应某些关心的特定频率点，振动的相对形态。只在系统的稳态工作状况下 采集一些响应的数据，可以是位移、速度、加速度、或角位移、角速度、角加速度，ODS可以通过测量传输函数（两个响应的比）或互功率谱来获得。ODS的特点
5、是在某一特定测量频率下的特殊状态，与结构的动力特征，及结构所受作 用力的性质，幅值有关。在共振点、ODS值相对较大，接近于相应的振型。虽然ODS可以和模态振型一样做动画显示，但不能得阻尼比参数。在实际应用中，我们可以把模态振型和工作变形ODS来比较，来找出哪些模态是造成该工作变形状态的主要因素，从而为分析和解决问题提供依据。ODS可以分解为各个基本模态。?X0（w） j = a1 v/ a2'v2亠 anivnRestX running mode 工作变形Vi 第i阶模态Ai 加权系数Rest误差二、试验模态，工作模态与ODS下一步我们看一下试验模态与工作模态的区别，他们都属模态分析：
6、传统的模态分析方法（试验模态）是基于试验室激励试验中所得到的传递函数。然而在实际工况下，力的输入很难测量， 就得不到FRF，工作模态可以只利用测量的响应来得到系 统的动力学特性。工作模态只需测得输出的相关函数 ，运用多参考LSCE法或随机子空间法 （包含BR和 CVA ）得到结构参数，如模态频率，阻尼法和模态振型。但振型不能按模态质量做正则化处 理，所以得不到模态质量，模态刚度和模态阻尼这些模态参数。工作模态是一种比较重要的分析方法。首先，工作模态比较容易实现。实际工况与试验室工况不同，结构特性亦有所不同，与载荷有关的因素也会有变化，环境对系统也有影响， 如结构预应力，温度，所以工作模态能体现
7、系统在工作状态下的特性。但是，工作状态下，不会有真正的白噪声激励， 只可能在激励源的频率范围内得到良好 的分析结果，而不能像试验模态那样得到完整的系统特性，所以可以根据实际情况选用模态测试方法。在工作模态测试中，在多个输出（响应）测量通道中选择若干通道作为参考通道，由 此计算各通道信号间的自相关和相关函数，这是工作模态的基础数据，完全不同于试验模态下的传递函数。虽然工作模态和ODS都是只通过测量系统响应来得到的。但它们是完全不同的概念，工作模态属于模态分析。另外，模态分析，（工作模态和试验模态）可以运用各种识别手段来识别各个模态，可在 Stabilization Diagram上找到重根或频率
8、非常接近的模态。而在ODS上却不能发现这些，只能手动选择某些感兴趣频率，来得到相应的工作变形。三、一个实例：下面我们通过一个稍微复杂一点的例子来看这个问题，这个例子是一架飞机模型在随机激励下测得响应，对数据进行不同的处理分别得到OMA和ODS。结构和测点如下，选取了 5个参考点：通过模态识别，在 Stabilization Diagram上得到工作模态的频率，阻尼和模态。在ODS响应谱图上找出相关频率的工作变形得到如下数据:ModeOMAODSMAC(%)Frequency (Hz)Frequency (Hz)19.3409.22352.749225.57325.24334.871339.29
9、138.88384.083474.53975.25464.231575.27575.25427.030686.49386.51199.3187117.248118.76949.6028119.941120.06879.899可见，虽然 ODS和OMA的这些频率很接近，但 MAC并不是100%.这是因为每一阶模态对各ODS型态都有影响。我们发现工作模态中mode 4和mode 5很接近，但我们能通过模态分析工具来分别找到它们74.539 Hz和75.275 Hz。在ODS中我们只能大概在 75 Hz附近找到一个响应峰值 75.254 Hz。7Mode 252弓Hz74.539 Hz和75.275
10、 Hz是两阶不同的模态，在74.539 Hz，两个机翼反相位振动。而在75.275 Hz则同相位。右边的在 75.25 Hz ODS则是介于二者中间的某一状态。现在我们将该 ODS ( 75.25 Hz)分解(decomposition).ODS9.340Hz25.573Hz39.291Hz74.539Hz75.275 Hz86.493Hz117.248Hz119.941Hz75.25Hz0.5891.1151.882100.00064.81746.5253.09310.152可见该ODS受74.539 Hz和75.275 Hz影响最大，但其它模态都有一定影响，尤其是86.493 Hz处的模态
11、。下面看一下80.450 Hz处ODS，它不在任何模态频率上，让我们比较一下它的型态和86.493 Hz处模态，并将它分解。ODS9.340Hz25.573Hz39.291Hz74.539Hz75.275 Hz86.493Hz117.248Hz119.941Hz80.45Hz2.0742.5152.79230.56544.526100.0004.19111.855可以看到，两者很接近。从分解表中看到，80.45 Hz ODS受86.493 Hz和75.275 Hz模态影响较大，同时也受其他模态的少量影响。参考资料：1. Pete Avitabile, Modal Space Articles.2. 刘馥清，LMS公司用户培训资料理论基础