直線振動篩的模態(tài)分析介紹

直線振動篩是采用慣性激振器來產(chǎn)生振動來進(jìn)行工作的，具有一定的工作頻率，如果工作頻率遠(yuǎn)離固有頻率，就不會發(fā)生共振現(xiàn)象，理論上的振幅也將小于共振時的振幅，這樣振動篩結(jié)構(gòu)不易被破壞，并且減小了噪聲。因此，需要對振動篩進(jìn)行模態(tài)分析。模態(tài)分析還可以使結(jié)構(gòu)設(shè)計避免共振或按特定頻率進(jìn)行振動。

模態(tài)是結(jié)構(gòu)的固有振動特性，每一個模態(tài)具有特定的固有頻率、阻尼比和模態(tài)振型。這些模態(tài)參數(shù)可以由計算或試驗分析取得，這樣一個計算或試驗分析過程稱為模態(tài)分析。所以模態(tài)分析就是對結(jié)構(gòu)的動力學(xué)性質(zhì)的固有頻率，阻尼，振型進(jìn)行研究和分析的一種方法。通過它能確定自然頻率、振型、和振型參數(shù)等。模態(tài)分析是所有動力學(xué)分析的基礎(chǔ)。模態(tài)分析方法分為理論模態(tài)分析和試驗?zāi)B(tài)分析。理論模態(tài)分析主要是運用有限元法對振動結(jié)構(gòu)進(jìn)行離散，建立系統(tǒng)特征值問題的數(shù)學(xué)模型，用各種近似方法求解系統(tǒng)特征值和特征向量。試驗?zāi)B(tài)分析是通過試驗將采集的系統(tǒng)輸入與輸出信號經(jīng)過參數(shù)識別獲得模態(tài)參數(shù)。振動模態(tài)是彈性結(jié)構(gòu)的固有的、整體的特性。如果通過模態(tài)分析方法搞清楚了結(jié)構(gòu)在某一頻率范圍內(nèi)各階主要模態(tài)的特性，就可能預(yù)言結(jié)構(gòu)在此頻段內(nèi)在外部或內(nèi)部各種振源作用下實際振動響應(yīng)。因此，模態(tài)分析是結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計及設(shè)備的故障診斷的重要方法。模態(tài)分析是研究結(jié)構(gòu)動力特性一種近代方法，是系統(tǒng)辨別方法在工程振動領(lǐng)域中的應(yīng)用。木章采用理論模態(tài)分析方法來獲得結(jié)構(gòu)的各階模態(tài)。

經(jīng)過長期的發(fā)展，模態(tài)分析已被人們所熟悉，它已成為振動工程中的一個重要的組成部分。早在上世紀(jì)50年代，在航空工業(yè)中就采用共振試驗確定系統(tǒng)的固有頻率；60年代，發(fā)展了多點單相正弦、正弦多頻單點激勵，制造出商用模擬式頻響函數(shù)分析儀；60年代后期到70年代，出現(xiàn)了各種瞬態(tài)和隨機(jī)激勵、頻率模態(tài)分析識別技術(shù)：80年代中期到90年代，模態(tài)分析基木普及各個工程領(lǐng)域，甚至得到更深層次的應(yīng)用，在結(jié)構(gòu)性能評價、結(jié)構(gòu)動態(tài)修改和動態(tài)設(shè)計、故障診斷和狀態(tài)檢測以及聲控分析等方面的應(yīng)用研究比較廣泛，尤其是對結(jié)構(gòu)的動態(tài)修改和動態(tài)設(shè)計，都取得了豐碩的研究成果。

一般來講，模態(tài)分析技術(shù)在機(jī)械振動領(lǐng)域的作用主要可歸結(jié)為以下幾個方面：

1.新產(chǎn)品設(shè)計中進(jìn)行結(jié)構(gòu)動態(tài)特性的分析與優(yōu)化。

2.評價現(xiàn)有結(jié)構(gòu)系統(tǒng)得動態(tài)特性，如安裝在結(jié)構(gòu)上的做旋轉(zhuǎn)運動的設(shè)備，其轉(zhuǎn)動部件的頻率否接近結(jié)構(gòu)的某階固有頻率，必須對結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析，來求得結(jié)構(gòu)的各階模態(tài)參數(shù)和振型，從而評得知結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性是否符合要求，理論計算的結(jié)果是否準(zhǔn)確，通過模態(tài)分析是否能避免設(shè)備存在過大的振動。

3.能分析診斷并預(yù)報結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的故障。

4.使用模態(tài)分析得到的固有頻率和正交模態(tài)，可以為后續(xù)動態(tài)分析(如瞬態(tài)分析、諧響應(yīng)分析、譜分析等)作指導(dǎo)。

5.判斷結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的載荷是什么類型的載荷。

6.控制結(jié)構(gòu)的振動噪聲，減少環(huán)境污染。結(jié)構(gòu)振動時，各階模態(tài)引起噪聲的程度并不相同，通過調(diào)整或抑制對噪聲影響比較大的“特殊模態(tài)”，便可降低噪聲。

7.評估可能放大載荷的因素。

8.指導(dǎo)試驗分析，如減振裝置和加速度傳感器的布置位置。

總之，所有以上作用都是基于特征值分析的，是許多動力響應(yīng)分析的基礎(chǔ)。