N-Modal 模態(tài)試驗分析軟件

N-Modal 模態(tài)試驗與分析

• 模態(tài)試驗與分析是指通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲得響應(yīng)（和激勵）數(shù)據(jù)，經(jīng)動態(tài)信號分析與模態(tài)參數(shù)識別，確定機(jī)械結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼比、振型和模態(tài)參與因子等揭示結(jié)構(gòu)動態(tài)特性的參數(shù)

• 經(jīng)過三十多年發(fā)展，模態(tài)試驗與分析有了長足進(jìn)步，廣泛應(yīng)用于振動排故、狀態(tài)檢測、故障診斷和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測，以及動態(tài)響應(yīng)預(yù)報、結(jié)構(gòu)動態(tài)修改、有限元模型修正、動態(tài)分析與設(shè)計、振動控制等

• 模態(tài)試驗與分析已成為航空、航天、汽車、艦船、機(jī)械設(shè)備和橋梁、建筑等產(chǎn)品研制、定型、使用和維護(hù)過程中*的手段

  
  

  N-Modal 可實現(xiàn)如下三大分析功能：

  
  

• N-Modal ODS（響應(yīng)模態(tài)分析），分為時域 ODS 和頻域 ODS。時域 ODS 用于觀察機(jī)械結(jié)構(gòu)在各時間點上的振動響應(yīng)狀態(tài)；頻域 ODS 用于觀測機(jī)械結(jié)構(gòu)在各頻率點上的運(yùn)行狀態(tài)振型，還可用于區(qū)分同一頻率點在不同模態(tài)空間上的強(qiáng)迫振動振型

• N-Modal EMA（試驗?zāi)B(tài)分析），適用于大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)在輸入輸出可測、采用人工激勵（激振器或力錘）情況下的多輸入多輸出（MIMO）振動模態(tài)試驗與分析，可進(jìn)行單個或多個激振器激勵的模態(tài)試驗，也可完成采用單個或多個參考點的錘擊法模態(tài)試驗（MRIT）

• N-Modal OMA（運(yùn)行模態(tài)分析），適用于大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)在運(yùn)行狀態(tài)中利用自然激勵（環(huán)境激勵）、輸入不可測，或者僅使用輸出數(shù)據(jù)情況下的振動模態(tài)試驗與分析

  
  

  

  
  

  N-Modal 的基本特點

• 可運(yùn)行于 Windows XP/2003/Win7/Win8 等目前的主流操作系統(tǒng)，使用方便

• 中英文多語言界面，并可快速定制開發(fā)其它語言界面

• 完善的幾何建模、項目管理、動態(tài)信號處理、模態(tài)參數(shù)識別、時頻域運(yùn)行響應(yīng)估計（ODS）、振型相關(guān)估計（MAC）等功能模塊

• 集成的交互式幾建模功能，操作直觀方便，可快速建立簡單結(jié)構(gòu)的測試模型，還可從通用格式文件

  （UFF）或者 IGES 文件中導(dǎo)入幾何信息

• 方便的測量數(shù)據(jù)輸入接口，可導(dǎo)入時域信號（激勵與響應(yīng)時間歷程），也可直接導(dǎo)入頻域數(shù)據(jù)（頻響 FRFs

  和相干 COHs）

• 可從 UFF 58/58b 通用文件中導(dǎo)入數(shù)據(jù)，也可從 N-Modal 標(biāo)準(zhǔn)格式的 ASCII 文件中導(dǎo)入

• 完善的二維曲線、三維圖形（幾何、振型動畫、MAC）的顯示與控制功能

• 數(shù)據(jù)拷貝、屏幕拷貝、JPG 圖形存儲、AVI 動畫存儲等功能，方便用戶快速制作試驗報告和演示文稿

• 靈活的界面安排、豐富的鼠標(biāo)與熱鍵快捷操作，大大提高工作效率與易用性

• 在 VC++環(huán)境下開發(fā)，采用面向?qū)ο缶幊蹋∣OP）技術(shù)，易于維護(hù)和擴(kuò)展

• 可配有國、內(nèi)外生產(chǎn)廠家的優(yōu)秀數(shù)據(jù)采集前端和動態(tài)信號分析儀

  
  

  快速幾何建模

  
  

• 集成交互式幾何建模模塊，實現(xiàn)節(jié)點、連線、多邊形、3D 對象的交互式選擇、移動、旋轉(zhuǎn)、放大、刪除、修改等功能

• 可定義總體坐標(biāo)和局部坐標(biāo)，具有笛卡爾、柱、以及球等三種坐標(biāo)系統(tǒng)，各種坐標(biāo)系統(tǒng)間轉(zhuǎn)換方便

• 可實現(xiàn)線段、直線、矩形、梯形、扇面、橢圓、圓臺、球體等規(guī)則 3D 對象的快速建模，還可自定義三維單元庫

• 除了交互式幾何建模，模型幾何信息也可通過配置信息界面進(jìn)行修改、添加、刪除等操作

  
  

  快速、易用的信號分析功能

  
  

• 向?qū)降男盘柼幚韰?shù)設(shè)置，實現(xiàn)趨勢去除、時域抽取、快速傅立葉變換（FFT）、加窗等功能

• FFT 長度：基 2 整數(shù)，根據(jù)實測數(shù)據(jù)自由可選；重疊：0%～83%，可從下拉列表中選擇；平均次數(shù)：用戶自定義；窗函數(shù)：矩形窗、漢寧窗、海明窗、平頂窗、指數(shù)窗、力窗、指數(shù)窗等；分析頻率范圍：采樣頻率的 1/2 或 1/2.56

• 功率譜估計：自譜、互譜、功率譜矩陣、半功率譜矩陣

• 單輸入多輸出（SIMO）的頻率響應(yīng)函數(shù)（FRF）估計：H1、H2 和Hc 估計

• 多輸入多輸出（MIMO）的頻率響應(yīng)函數(shù)估計及相干函數(shù)估計

• 多線程支持的信號處理過程

  
  

  *、可靠的模態(tài)分析技術(shù)

  
  

• 包含窄帶（NarBand）、選帶（SelBand）、寬帶（BroBand）三大類算法：窄帶方法逐個識別模態(tài)，方便易用；選帶方法在選定頻帶內(nèi)一次識別數(shù)個模態(tài)，精度較好；基于 p-LSCF 算法的寬帶模態(tài)識別方法在寬頻帶、甚至全頻帶內(nèi)識別全部模態(tài)，效率高，并適用于大阻尼復(fù)雜結(jié)構(gòu)

• 基于輸入（激振力）、輸出（響應(yīng)）測量的試驗?zāi)B(tài)分析（EMA）技術(shù)

• 單輸入/多輸出（SIMO）的全局模態(tài)識別技術(shù)，可識別得到全局模態(tài)參數(shù)

• 多點激振的多輸入/多輸出（MIMO）模態(tài)識別技術(shù)，具有識別高密度或重頻模態(tài)的能力，是大型、復(fù)雜結(jié)構(gòu)試驗?zāi)B(tài)分析的理想方法

• 單參考點和多參考點錘擊法（MRIT）模態(tài)識別技術(shù)

  
  

  

  
  

  某發(fā)動機(jī)篦齒盤用 MRIT 技術(shù)識別得到的重根模態(tài)

  
  

• 環(huán)境激勵下僅有輸出（響應(yīng)）可測量的運(yùn)行模態(tài)分析（OMA）技術(shù)，可以對橋梁、建筑、汽車、飛機(jī)、旋轉(zhuǎn)機(jī)械等機(jī)械結(jié)構(gòu)在運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行試驗與分析，無須人工激振，只需測量響應(yīng)

• 不僅簡單可行，同時還可獲得結(jié)構(gòu)在真實運(yùn)行狀態(tài)下的動態(tài)特性，且天然具備多參考點特性，具有解耦密集模態(tài)的能力

• 基于全功率譜密度矩陣的窄帶模態(tài)參數(shù)識別方法（頻域空間域分解法，F(xiàn)SDD），方便易用，結(jié)果準(zhǔn)確

• 基于半功率譜密度矩陣的窄帶模態(tài)參數(shù)識別方法，操作方便，實現(xiàn)了 EMA 與 OMA 分析的統(tǒng)一

  
  

  

  
  

  某建筑結(jié)構(gòu) OMA 識別的密集模態(tài)

  
  

  
  

  

  某梁式公路橋 OMA 識別的部分結(jié)果

  
  

• 采用模態(tài)指示函數(shù)（MIF）等作為判斷模態(tài)是否存在的依據(jù)，可靠判斷模態(tài)階次，避免遺漏模態(tài)

• 采用頻率穩(wěn)定圖區(qū)分結(jié)構(gòu)模態(tài)與計算模態(tài)

  
  

  

  
  

  圓盤 EMA 分析的模態(tài)指示函數(shù)建筑 OMA 分析的模態(tài)指示函數(shù)

  
  

  
  

  

  
  

  采用 FDPR 算法對圓盤進(jìn)行 EMA 分析

  
  

  時、頻域結(jié)構(gòu)運(yùn)行振型（ODS）估計及可視化，用戶可實時了解某一時刻或頻率點的結(jié)構(gòu)振動模式

  

  
  

  飛機(jī)結(jié)構(gòu)的 ODS 分析

  
  

• 用于檢驗振型精度的振型相關(guān)矩陣（MAC）估計及可視化，包含三維 Bar 圖和數(shù)值表格

  
  

  

  
  

  靈活的二維和三維圖形顯示、控制與輸出

  
  

• 提供專用的二維曲線與三維圖形控制面板，以及鼠標(biāo)、快捷鍵、菜單等多種控制方式

• 多種曲線表達(dá)方式，諸如頻率響應(yīng)函數(shù)的幅值（線性、對數(shù)、dB 坐標(biāo)）、相位、展開相位、實部、虛部、奈奎斯特圖等

• 方便靈活的二維曲線顯示與控制，網(wǎng)格、圖例等元素可顯示或隱藏，并能提供相應(yīng)曲線的完善測量信息

  （測量節(jié)點、方向，是否原點測量等）

• 縮放（具有不同縮放狀態(tài)的記憶能力）、選段、尋峰尋谷等實用功能

• 方便靈活的三維圖形顯示與控制，節(jié)點號、輸入/輸出標(biāo)記、坐標(biāo)軸等元素可顯示或隱藏，并能輕易實現(xiàn)平移、縮放、旋轉(zhuǎn)等功能

• 提供三維圖形的俯仰、左右、前后等各向視圖，能實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的框架線顯示或著色面渲染

• 對三維圖形建模提供了笛卡爾、柱球等局部坐標(biāo)系統(tǒng)，方便結(jié)構(gòu)建模，并可在局部坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)自由定義傳感器的測量自由度

• 二維曲線和三維圖形的各元素顏色均可自定義

• 基于 OpenGL 的三維圖形動畫控制，實現(xiàn)播放、暫停、幀播放、幅度控制、速度控制等功能

• 各種二維曲線和三維圖形均可復(fù)制到操作系統(tǒng)剪貼板中，亦可一鍵存儲為BMP 或 JPG 文件

• 振型動畫和 ODS 可直接輸出成 AVI 文件

原點頻率響應(yīng)幅值及其相干函數(shù)檢驗頻率響應(yīng)的 Nyquist 圖表示，可檢查頻率分辨率

飛機(jī)結(jié)構(gòu)原點頻響重疊顯示飛機(jī)結(jié)構(gòu)跨點頻響重疊及互易性檢查

頻響的選帶識別及其擬合結(jié)果擬合曲線的局部放大