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78.2
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| 內容簡介： |
模态试验是解决结构共振问题的重要方法，是结构动力学设计过程中不可或缺的重要环节。
本书分10章分别介绍了模态理论基础和模态试验技术。第1章～第5章为理论基础部分，详述了振动系统的概念、组成和系统特性，包括单自由度系统、两自由度系统和多自由度系统的动力学特性及计算模态分析方法，以及振动工程中常见的反共振现象和阻尼饱和现象的原理，并介绍了信号处理的相关内容。第6章～第10章为模态试验技术部分，介绍了模态试验涉及的数据类型、模态试验中需要使用的仪器和设备，并重点阐述了模态试验的具体流程、试验中容易出现的错误以及正确的模态试验操作方法，讲解了模态试验的分析方法等内容。
本书可供航空、航天、船舶、汽车、机械及家电等领域的工程技术人员使用，也可作为高等院校相关专业的教材。
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| 關於作者： |
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2010年毕业于哈尔滨工业大学一般力学与力学基础专业，博士研究方向为整星隔振技术，目前专业从事航空航天业模态试验的技术支持工作，支持过全国所有航空航天主机所和60%的配套所。国庆70周年阅兵中，参与或支持过近70%兵器装备的试验或试制工作。
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| 目錄：
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陈阳序
作者序
前言
第1章振动力学基础1
11引言1
12振动的基本概念1
121简谐振动1
122输入与输出2
123广义坐标2
124自由度3
125分析方法3
13基本理论假设5
131线性系统5
132定常系统5
133确定系统6
14振动系统的组成6
141质量单元6
142弹性单元7
143黏性阻尼8
144结构阻尼9
15常用数学公式12
151欧拉公式12
152拉普拉斯变换12
153狄利克雷条件13
154傅里叶变换13
155傅里叶级数13
156dB计算方法14
157函数的卷积14
158零点和极点14
159帕塞瓦尔定理15
16本章小结15
第2章单自由度动力学系统17
21引言17
22单自由度系统的自由振动17
221系统动力学模型17
222无阻尼自由振动18
223有阻尼自由振动21
23系统受简谐激励的强迫振动24
231系统受简谐激励的过渡阶段24
232系统受简谐激励的稳态响应26
233传递函数和频响函数的关系28
24系统受其他激励的强迫振动29
241系统受周期激励的响应29
242系统受脉冲激励的响应32
243系统受任意激励的响应35
25有阻尼系统的隔振36
251黏性阻尼系统隔振36
252结构阻尼系统隔振37
26本章小结39
第3章两自由度动力学系统41
31引言41
32系统模型41
321运动微分方程41
322物理坐标耦合42
323模态坐标变换43
33固有频率特征46
331固有频率为零46
332固有频率相等47
34减振与隔振48
341动力吸振器减振48
342隔振系统传递率50
343模态损耗因子52
35本章小结53
第4章多自由度动力学系统55
41引言55
42无阻尼系统的实模态分析55
421特征值及特征向量55
422特征向量的正交性57
423频响函数模态展式58
43黏性阻尼系统的复模态分析59
431特征值及特征向量59
432特征向量的正交性61
433频响函数模态展式63
44结构阻尼系统的复模态分析64
441特征值及特征向量64
442特征向量的正交性65
443频响函数模态展式65
45反共振现象66
451反共振现象的原理66
452原点反共振的意义68
453传递反共振的意义69
46阻尼饱和现象70
461系统特征值对物理参数的
灵敏度71
462阻尼储能刚度的作用74
463材料损耗因子的作用80
47本章小结82
第5章信号处理83
51引言83
52信号分类及预处理84
521模拟信号84
522数字信号84
53滤波器的基本概念86
531滤波器的意义86
532模拟滤波器87
533数字滤波器88
534滤波器参数89
54滤波器的基本性能91
541巴特沃斯滤波器的性能91
542切比雪夫滤波器的性能93
543贝塞尔滤波器的性能95
544滤波器对试验的影响97
55原始时域信号采集98
551信号采样98
552模数转换100
553信号序列101
56数字信号时频变换原理104
561基本假设104
562z变换106
563离散傅里叶变换的定义108
564离散傅里叶变换的性质110
57快速傅里叶变换111
571时域抽取法111
572频域抽取法114
573泄露与加窗115
58本章小结117
第6章模态试验基础118
61引言118
62模态试验的基本概念119
621模态试验的目的119
622试验的边界条件119
623模态试验的分类120
63理论频响函数的特性120
631共振频率120
632幅频特性123
633相频特性125
634表示方法126
64频响函数的作用127
641识别频率127
642计算阻尼129
643获取振型133
65模态试验基础数据133
651方均根值133
652相关函数134
653线性谱134
654功率谱135
655功率谱密度136
66试验频响函数的特性138
661计算方法138
662估计方式138
663相干函数140
664数据平均141
67本章小结142
第7章模态试验设备144
71引言144
72激励装置144
721力锤144
722激振器146
723功率放大器149
73传感器150
731传感器的原理150
732传感器的选择153
733传感器的参数157
734传感器的标定158
735安装与拆卸159
74传感器线缆161
741噪声的来源161
742抗干扰措施163
743线缆的布置164
75数据采集仪165
751信号调理165
752AD位数166
753采样频率166
754采集量程167
755精度参数167
76本章小结169
第8章锤击法模态试验170
81引言170
82测试方法基础171
821测试的原理171
822互易性原理171
823激励的方法172
83试验准备工作174
831确定响应点174
832确定激励点175
833结构的安装175
834力锤的选择178
835安装传感器180
836传感器的线缆181
84测试参数设置182
841几何建模182
842采集通道183
843触发设置183
844采集参数184
845信号加窗184
846敲击测试185
85本章小结186
第9章多入多出模态试验188
91引言188
92试验准备工作189
921模态试验的安全189
922连接试验设备191
923模态试验的流程192
93安装试验装置192
931确定响应点192
932确定激励点194
933安装被测结构195
934传感器的安装196
935激振器的安装198
936安装连接线缆200
94随机信号激励201
941纯随机信号201
942伪随机信号202
943猝发随机信号203
944试验参数设置204
95正弦信号激励206
951扫频正弦信号206
952步进正弦信号207
953信号时频变换207
954试验参数设置208
96纯模态试验法209
961试验基本原理209
962激励参数设置210
963频率调谐设置211
964影响调谐的因素212
965阻尼测试方法213
97本章小结214
第10章模态参数辨识216
101引言216
102模态参数辨识算法216
1021有理多项式辨识法216
1022构造频响误差函数218
1023模态数据结果验证220
103本章小结222
参考文献224
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| 內容試閱：
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结构共振是造成结构使用寿命缩短的重要因素之一。解决结构共振问题有两种方法，理论计算和模态试验。因为实际结构的动力学特征非常复杂，所以在进行理论计算时会根据模态理论的基本假设将实际结构的动力学模型进行简化。简化后的理论模型和实际结构之间存在差异，理论分析的结果并不能完全反映实际结构的动力学特性。所以目前理论计算还无法完全取代模态试验。
模态试验是使用外部设备激励实际结构，通过激励信号和结构响应信号辨识结构动力学参数的过程。因为模态试验的结果直接反映实际结构的动力学特征，所以模态试验是结构动力学设计过程中不可或缺的重要一环。
模态实验和模态试验都由模态测试和模态分析组成。模态实验的目的是验证理论算法是否正确，所以模态分析在模态实验中占有非常大的比重。模态试验的目的是准确快速地获取被测结构的动力学参数，所以模态测试是模态试验的主要内容。
经过商业公司多年的开发，工业软件中的模态分析功能已经非常成熟，目前影响模态试验结果的主要因素是模态测试过程中的测试方法。当前已面世的模态相关书籍以模态理论和模态实验为主，这些书籍在模态分析部分着墨较多，对模态测试方法、步骤和注意事项的描述比较少。所以对于刚接触模态测试的试验人员来说，这些书籍的内容过于深奥，有不少读者在阅读这些书籍后仍然无法掌握具体的模态测试方法。为了解决这个问题，本书以模态试验为主线，首先介绍模态基础理论，然后介绍模态测试方法和模态分析方法。
书中在理论基础部分介绍了单自由度系统和多自由度系统的振动特性（因为实际工程中很少有比例阻尼的结构，所以对比例阻尼的相关内容未加介绍），还介绍了模态试验中常见的反共振现象，以及结构阻尼多自由度系统中的阻尼饱和现象，帮助读者了解减振和隔振系统中容易被忽视的问题。
在试验技术部分介绍了模态试验的基本方法和操作步骤，而且在第6章详细介绍了不同类型响应输出的频响函数特性，论证了使用不同类型响应频响函数进行模态试验的注意事项。在第7章介绍了当前模态试验中所用设备和仪器的基本原理和注意事项。
本书面向一线工程师，在测试部分尽量减少理论推导及复杂的公式演绎，多用图示替代公式介绍模态试验的方法与流程。本书所述的试验方法受到出版时技术水平的限制，随着试验技术的不断发展和进步，书中试验部分所述的试验仪器和测试方法必将会有所改进或被完全替代。所以请各位读者不要局限于书中所述的内容，应该使用最先进的试验设备并采用对应的试验技术进行模态试验。作者会将最新的试验技术定期发布在公众号上，欢迎各位读者关注公众号试验那点事和NVH老枪。受作者水平所限，书中不妥之处在所难免，敬请各位读者和同行专家不吝指正。
陈阳序
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