來源：漫步力學（ID：Walking-mechanics）
作者：鄭州輕工業學院 趙峰
附加質量問題在模態試驗中經常存在。在模態試驗中（如圖1），普遍採用接觸式傳感器獲得結構振動響應信號。當使用接觸形式的傳感器時，傳感器需通過某種形式與被測結構固定連接，一般通過蜂蠟（圖2a）或磁力座（圖2b）等形式。傳感器與磁力座是一種附加質量，一般情況下重量達到十幾克，尤其一個安裝座上放置有三個傳感器時（三向同時測量），或者磁力安裝座重量較大時（圖2c，梁的寬度為30mm），傳感器與安裝座整體的附加質量將達到數十克。這類附加質量將影響結構模態試驗的結果，尤其影響到質量、剛度不大的被測結構。
圖1 懸臂梁與LMS採集儀、軟體和傳感器組成的實驗系統
圖2 被測件與傳感器的連接：(a) 蜂蠟式連接；(b) 磁力座式連接；(c) 質量較大的磁力座連接
附加質量與被測件在模態試驗中的匹配比較模糊，針對附加質量的選用，尚沒有一個明確的標準，這種選用標準包括附加質量的大小和放置位置。然而，這恰是以模態參數為基礎的研究所要關注的。因此，正確選用附加質量及其安裝位置，對採用磁力安裝座的形式進行模態試驗，有助於準確獲得結構模態參數和基於模態參數的研究開展。因此，模態試驗中，附加質量的選用應該有一定標準。
基於此，開展兩個內容的實驗研究：
結構為懸臂梁，長659mm、厚6mm、寬30mm，等分6個測點。針對實驗1，附加質量位於從固定端數起的第3個測點。兩個實驗內容均考慮前三階模態。
圖3 不同附加質量對前三階模態頻率影響（縱坐標可視比例8%）
圖4 附加質量（61g）對前三階模態頻率影響（縱坐標可視比例15%）
針對附加質量的選用可獲得以下結論：
同一測點，附加質量越大，各階模態受到的影響越大，這種影響是使結構模態頻率變小（圖3）。因此，模態試驗時，附加質量越小對各階模態的影響越小。
相同附加質量，作用於不同測點，附加質量對各階模態的影響不同，每階模態受到附加質量的影響規律不同，這種影響是使結構模態頻率變小（圖4）。附加質量及其位置對結構模態的影響與相應的模態振型有關，如附加質量位於某階模態節點或節點附近時，此階模態頻率不受影響（圖4中間圖形）。
針對附加質量對模態的影響，是否可以獲得一個包含模態頻率、被測結構質量或剛度的經驗公式，這將是下一步深入考慮的問題。
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