振動模态是彈性結構固有的、整體的特性。通過模态分析方法搞清楚了結構物在某一易受影響的頻率範圍内的各階主要模态的特性,就可以預言結構在此頻段内在外部或内部各種振源作用下産生的實際振動響應。因此,模态分析是結構動态設計及設備故障診斷的重要方法。
機器、建築物、航天航空飛行器、船舶、汽車等的實際振動模态各不相同。模态分析提供了研究各類振動特性的一條有效途徑。首先,将結構物在靜止狀态下進行人爲激振,通過測量激振力與響應并進行雙通道快速傅裏葉變換(FFT)分析,得到任意兩點之間的機械導納函數(傳遞函數)。用模态分析理論通過對試驗導納函數的曲線拟合,識别出結構物的模态參數,從而建立起結構物的模态模型。根據模态疊加原理,在已知各種載荷時間曆程的情況下,就可以預言結構物的實際振動的響應曆程或響應譜。
近十多年來,由于計算機技術、FFT分析儀、高速數據采集系統以及振動傳感器、激勵器等技術的發展,試驗模态分析得到了很快的發展,受到了機械、電力、建築、水利、航空、航天等許多産業部門的高度重視。已有多種檔次、各種原理的模态分析硬件與軟件問世。
模态分析的最終目标是識别出系統的模态參數,爲結構系統的振動特性分析、振動故障診斷和預報以及結構動力特性的優化設計提供依據。
模态分析技術的應用可歸結爲以下幾個方面:
1) 評價現有結構系統的動态特性;
2) 在新産品設計中進行結構動态特性的預估和優化設計;
3) 診斷及預報結構系統的故障;
4) 控制結構的輻射噪聲;
5) 識别結構系統的載荷。