模態試驗與分析
- 模態試驗與分析是指通過數據采集系統獲得響應（和激勵）數據，經動態信號分析與模態參數識別，確定機械結構的固有頻率、阻尼比、振型和模態參與因子等揭示結構動態特性的參數
- 經過三十多年發展，模態試驗與分析有了長足進步，廣泛應用于振動排故、狀態檢測、故障診斷和結構健康監測，以及動態響應預報、結構動態修改、有限元模型修正、動態分析與設計、振動控制等
- 模態試驗與分析已成為航空、航天、汽車、艦船、機械設備和橋梁、建筑等產品研制、定型、使用和維護過程中的手段
N-Modal模態分析軟件
N-Modal 可實現如下三大分析功能：
- N-Modal ODS（響應模態分析），分為時域ODS和頻域ODS。時域ODS用于觀察機械結構在各時間點上的振動響應狀態；頻域ODS用于觀測機械結構在各頻率點上的運行狀態振型，還可用于區分同一頻率點在不同模態空間上的強迫振動振型
- N-Modal EMA（試驗模態分析），適用于大型復雜結構在輸入輸出可測、采用人工激勵（激振器或力錘）情況下的多輸入多輸出（MIMO）振動模態試驗與分析，可進行單個或多個激振器激勵的模態試驗，也可完成采用單個或多個參考點的錘擊法模態試驗（MRIT）
- N-Modal OMA（運行模態分析），適用于大型復雜結構在運行狀態中利用自然激勵（環境激勵）、輸入不可測，或者僅使用輸出數據情況下的振動模態試驗與分析
N-Modal的基本特點
- 可運行于Windows XP/2003/Win7/Win8等目前的主流操作系統，使用方便
- 中英文多語言界面，并可快速定制開發其它語言界面
- 完善的幾何建模、項目管理、動態信號處理、模態參數識別、時頻域運行響應估計（ODS）、振型相關估計（MAC）等功能模塊
- 集成的交互式幾建模功能，操作直觀方便，可快速建立簡單結構的測試模型，還可從通用格式文件（UFF）或者IGES文件中導入幾何信息
- 方便的測量數據輸入接口，可導入時域信號（激勵與響應時間歷程），也可直接導入頻域數據（頻響FRFs和相干COHs）
- 可從UFF 58/58b通用文件中導入數據，也可從N-Modal標準格式的ASCII文件中導入
- 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
- 數據拷貝、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、豐富的鼠標與熱鍵快捷操作，大大提高工作效率與易用性
- 在VC++環境下開發，采用面向對象編程（OOP）技術，易于維護和擴展
- 可配有國、內外生產廠家的優秀數據采集前端和動態信號分析儀
快速幾何建模
- 集成交互式幾何建模模塊，實現節點、連線、多邊形、3D對象的交互式選擇、移動、旋轉、放大、刪除、修改等功能
- 可定義總體坐標和局部坐標，具有笛卡爾、柱、以及球等三種坐標系統，各種坐標系統間轉換方便
- 可實現線段、直線、矩形、梯形、扇面、橢圓、圓臺、球體等規則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行修改、添加、刪除等操作
快速、易用的信號分析功能
- 向導式的信號處理參數設置，實現趨勢去除、時域抽取、快速傅立葉變換（FFT）、加窗等功能
- FFT長度：基2整數，根據實測數據自由可選；重疊：0%～83%，可從下拉列表中選擇；平均次數：用戶自定義；窗函數：矩形窗、漢寧窗、海明窗、平頂窗、指數窗、力窗、指數窗等；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）的頻率響應函數（FRF）估計：H1、H2和Hc估計
- 多輸入多輸出（MIMO）的頻率響應函數估計及相干函數估計
- 多線程支持的信號處理過程，并可采用不同設置參數重復進行
信號處理向導
、可靠的模態分析技術
- 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，方便易用；選帶方法在選定頻帶內一次識別數個模態，精度較好；基于p-LSCF算法的寬帶模態識別方法在寬頻帶、甚至全頻帶內識別全部模態，效率高，并適用于大阻尼復雜結構
- 基于輸入（激振力）、輸出（響應）測量的試驗模態分析（EMA）技術
- 單輸入/多輸出（SIMO）的全局模態識別技術，可識別得到全局模態參數
- 多點激振的多輸入/多輸出（MIMO）模態識別技術，具有識別高密度或重頻模態的能力，是大型、復雜結構試驗模態分析的理想方法
- 單參考點和多參考點錘擊法（MRIT）模態識別技術
某客車車架采用兩個激振器激勵的EMA模態試驗結果
某發動機篦齒盤用MRIT技術識別得到的重根模態
- 環境激勵下僅有輸出（響應）可測量的運行模態分析（OMA）技術，可以對橋梁、建筑、汽車、飛機、旋轉機械等機械結構在運行狀態進行試驗與分析，無須人工激振，只需測量響應
- 不僅簡單可行，同時還可獲得結構在真實運行狀態下的動態特性，且天然具備多參考點特性，具有解耦密集模態的能力
- 基于全功率譜密度矩陣的窄帶模態參數識別方法（頻域空間域分解法，FSDD），方便易用，結果準確
- 基于半功率譜密度矩陣的窄帶模態參數識別方法，操作方便，實現了EMA與OMA分析的統一
某建筑結構OMA識別的密集模態
某梁式公路橋OMA識別的部分結果
- 采用模態指示函數（MIF）等作為判斷模態是否存在的依據，可靠判斷模態階次，避免遺漏模態
- 采用頻率穩定圖區分結構模態與計算模態
圓盤EMA分析的模態指示函數 建筑OMA分析的模態指示函數
采用FDPR算法對圓盤進行EMA分析
- 時、頻域結構運行振型（ODS）估計及可視化，用戶可實時了解某一時刻或頻率點的結構振動模式
飛機結構的ODS分析
- 用于檢驗振型精度的振型相關矩陣（MAC）估計及可視化，包含三維Bar圖和數值表格
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、快捷鍵、菜單等多種控制方式
- 多種曲線表達方式，諸如頻率響應函數的幅值（線性、對數、dB坐標）、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，網格、圖例等元素可顯示或隱藏，并能提供相應曲線的完善測量信息（測量節點、方向，是否原點測量等）
- 縮放（具有不同縮放狀態的記憶能力）、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，節點號、輸入/輸出標記、坐標軸等元素可顯示或隱藏，并能輕易實現平移、縮放、旋轉等功能
- 提供三維圖形的俯仰、左右、前后等各向視圖，能實現結構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、柱球等局部坐標系統，方便結構建模，并可在局部坐標系統內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制到操作系統剪貼板中，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
原點頻率響應幅值及其相干函數檢驗 頻率響應的Nyquist圖表示，可檢查頻率分辨率
飛機結構原點頻響重疊顯示 飛機結構跨點頻響重疊及互易性檢查
頻響的選帶識別及其擬合結果 擬合曲線的局部放大
N-Modal模態分析解決方案-模塊功能矩陣
針對航天、航天、、土木、交通等不同領域、行業的廣大用戶，N-Modal模態分析軟件劃分為不同的模塊配置，以地適合于客戶的不同需求。您可以從下面的功能矩陣中選擇適合于您使用的模塊，或者聯系我們，由我們推薦配置。
| NMOD- | 300 ODS | 330 基本EMA | 340 基本MIMO EMA | 350 增強MIMO EMA | 360 基本OMA | 370 增強OMA | 380 全功能 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 結構建模 | |||||||
| 交互式幾何建模 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
| 導入UFF或IGES文件 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
| 數據輸入/輸出 | |||||||
| 時/頻域測試數據輸入 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
| 時/頻域數據和2D圖形輸出 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
| 模態頻率與阻尼表格輸出 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
| 模態振型3D顯示和AVI輸出 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
| 信號處理 | |||||||
| 趨勢去除 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
| 信號抽取 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
| 加窗(漢寧、指數、力窗等) | ○ | ○ | ○ | ○ | |||
| ODS響應模態分析 | |||||||
| 時域ODS | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ||
| 頻域ODS | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ||
| EMA試驗模態分析 | |||||||
| 單點錘擊/多點響應測量 | ○ | ○ | ○ | ○ | |||
| 單點響應測量/逐點錘擊 | ○ | ○ | ○ | ○ | |||
| 單激振器激勵/多點響應測量 | ○ | ○ | ○ | ○ | |||
| SIMO算法EMA SelBand | ○ | ○ | ○ | ○ | |||
| SIMO頻響估計 | ○ | ○ | ○ | ○ | |||
| SIMO頻響曲線擬合 | ○ | ○ | ○ | ○ | |||
| 多參考點錘擊模態MRIT | ○ | ○ | ○ | ||||
| 多激振器激勵/多點響應測量 | ○ | ○ | ○ | ||||
| MIMO頻響估計 | ○ | ○ | ○ | ||||
| MIMO頻響曲線擬合 | ○ | ○ | ○ | ||||
| 窄帶NarBａnd MIMO算法 | ○ | ○ | ○ | ||||
| 選帶SelBand1 MIMO算法1 | ○ | ○ | |||||
| 選帶SelBand2 MIMO算法2 | ○ | ○ | |||||
| 寬帶BroBａnd MIMO算法 | ○ | ○ | |||||
| 寬頻帶頻率/阻尼自動識別 | ○ | ○ | |||||
| 模態穩定圖 | ○ | ○ | |||||
| 寬頻帶頻響函數曲線擬合 | ○ | ○ | |||||
| OMA運行模態分析 | |||||||
| 窄帶OMA NarBａnd Full | ○ | ○ | ○ | ||||
| 環境激勵下全功率譜密度估計 | ○ | ○ | |||||
| 寬帶OMA BroBand | ○ | ○ | |||||
| 半功率譜密度h-PSD估計 | ○ | ○ | ○ | ||||
| 寬頻帶h-PSD曲線擬合 | ○ | ○ | |||||
| 寬頻帶頻率/阻尼自動識別 | ○ | ○ | |||||
| 模態指示因子MIF | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
| 模態動畫 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
| 振型相關矩陣MAC技術 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
| MAC二維及三維圖形顯示 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
| MAC表格顯示 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
N-Modal軟件包
NMOD 300: 響應模態分析軟件包
該軟件包可用于完成響應模態分析（ODS），可實現時域波形回放，或由測試數據經動態信號處理直接分析被試機械、結構在實際運行環境激勵或人工激勵情況下的響應模態。在周期運行激勵情況，得到強迫響應模態；在寬帶隨機激勵情況，則可得到結構固有頻率和振型。本軟件包還具有“模態快看”功能，可作為精確模態分析（包括試驗模態分析和運行模態分析）前的快速預分析工具。本軟件包包含以下功能模塊：
- 時域響應模態分析TD ODS
- 頻域響應模態分析FD ODS
- 交互式幾何建模與修改
- 通用動態信號處理
- 模態指示因子（MIF）
- 響應模態振型動畫顯示
NMOD 330:試驗模態分析軟件包(基本型)
該軟件包可用于完成單輸入/多輸出（SIMO）試驗模態分析（EMA），包括單點錘擊激勵/多點響應測量，單參考點響應測量/逐點錘擊激勵，以及單激振器激勵/多點響應測量的模態試驗。本軟件包在NMOD300的基礎上，增加如下功能模塊：
- 選帶單輸入/多輸出（SIMO）模態識別算法EMA SelBａnd SIMO
- 單輸入/多輸出（SIMO）頻率響應函數估計
- 單輸入/多輸出（SIMO）頻率響應函數（FRF）曲線擬合
- 振型動畫顯示
- 模態精度檢驗（MAC）
- 模態數據輸入輸出
NMOD 340:試驗模態分析軟件包 (多輸入/多輸出基本型)
該軟件包可用于完成多輸入/多輸出（MIMO）試驗模態分析（EMA），特別適于多參考點響應測量/逐點錘擊激勵的多參考點錘擊法模態試驗，也可用于多激振器激勵/多點響應測量的模態試驗。對于復雜機械、結構可以得到準確結構。本軟件包在NMOD300的基礎上，增加如下功能模塊：
- 窄帶多輸入/多輸出（MIMO）模態識別算法EMA NarBand
- 多輸入/多輸出（MIMO）頻率響應函數估計
- 多輸入/多輸出（MIMO）頻率響應函數（FRF）曲線擬合
- 振型動畫顯示
- 模態精度檢驗（MAC）
- 模態數據輸入輸出
NMOD 350:試驗模態分析軟件包 (多輸入/多輸出增強型)
該軟件包可用于完成多輸入/多輸出（MIMO）試驗模態分析（EMA），可高質量地完成復雜結構的模態試驗。除了EMA NarBand多輸入/多輸出模態識別算法，還包括兩種選帶MIMO模態識別算法（SelBａnd MIMO 1&2），更增加了功能強大、一次即可識別全部模態的寬帶模態識別算法（BroBand）。本軟件包在NMOD340的基礎上，增加如下功能模塊：
- 選帶多輸入/多輸出（MIMO）模態識別算法EMA SelBａnd MIMO 1
- 選帶多輸入/多輸出（MIMO）模態識別算法EMA SelBａnd MIMO 2
- 寬帶多輸入/多輸出（MIMO）模態識別算法EMA BroBand
- 確定結構模態的模態穩定圖
- 寬頻帶模態頻率和阻尼的自動識別
- 寬頻帶頻率響應函數（FRF）曲線擬合
NMOD 360:運行模態分析軟件包 (基本型)
該軟件包除了具有響應模態模態分析功能之外，還可用于機械、結構在運行狀態下、利用環境或自然激勵下測得的響應數據進行的運行模態分析（OMA）。
本軟件包NMOD300的基礎上，增加如下功能模塊：
- 窄帶運行模態識別算法OMA NarBａnd Full
- 環境或自然激勵條件下的全功率譜密度估計
NMOD 370:運行模態分析軟件包 (增強型)
該軟件包除了可進行基本型運行模態分析，還具備了功能強大的寬頻帶運行模態識別算法（OMA BroBand），一次識別即可得到全部模態參數。該軟件包在NMOD 360的基礎上，增加如下功能模塊：
- 寬帶運行模態識別算法OMA BroBand
- 環境或自然激勵條件下的半功率譜密度（h-PSD）估計
- OMA BroBａnd 模態頻率和阻尼的自動識別
- 確定結構模態的模態穩定圖
- 寬頻帶模態頻率和阻尼的自動識別
- 寬頻帶頻率響應函數h-PSD曲線擬合
NMOD 380: 全功能模態分析軟件包
該軟件包可用于完成時、頻域響應模態模態分析、增強型試驗驗模態分析和增強型運行模態分析。包括NNOD 300、NNOD 350和NNOD 370中的全部功能模塊。
可選功能模塊
功能模塊可附加于軟件包之上，構成功能更為強大的專業模態分析軟件包。
NMOD 130: 單入多出試驗模態選帶分析模塊
該模塊包含以下算法：
- 選帶單輸入/多輸出（SIMO）模態識別算法EMA SelBａnd SIMO
NMOD 140: 多入多出試驗模態窄帶分析模塊
該模塊特別適用于多參考點錘擊法，包含以下算法：
- 窄帶多輸入/多輸出（MIMO）模態識別算法EMA NarBand
NMOD 150: 多入多出試驗模態選帶分析模塊
該模塊包含以下算法：
- 選帶多輸入/多輸出（MIMO）模態識別算法EMA SelBａnd MIMO 1
- 選帶多輸入/多輸出（MIMO）模態識別算法EMA SelBａnd MIMO 2
NMOD 155: 多入多出試驗模態寬帶分析模塊
該模塊包含以下算法：
- 寬帶多輸入/多輸出（MIMO）模態識別算法EMA BroBand
NMOD 160: 運行模態窄帶分析模塊
該模塊包含以下算法：
- 窄帶運行模態識別算法OMA NarBａnd Full
NMOD 170: 運行模態寬帶分析模塊
該模塊包含以下算法：
- 寬帶運行模態識別算法OMA BroBand
擴展閱讀[new]：
- 《模態空間系列文章》Peter Avitabile教授(著) KSI科尚儀器 董書偉 (譯)…
- 《振動：解析與試驗模態分析》辛辛那提大學 Randall J. Allemang教授(著) KSI科尚儀器 董書偉(譯)…
- 模態激振器及其相關主題的31個常見問題
