什麼是模態截斷?

2021-01-14 模態空間

理論上講，結構有無窮多階模態，但實際我們在試驗測量或有限元分析時，只能得到有限階的模態，可能都是一些低階模態，那麼，相對而言，我們測量或分析得到的模態只是結構全部模態的一部分，因而，這就是模態截斷。進行的任何測量或分析都不可能得到結構所有的模態，所以，模態截斷總是存在的。通常試驗模態測量或計算模態分析時，只能選擇一定的頻帶，那麼，這個頻帶內的模態階數是確定的，因此，選擇的頻帶就相當於進行了模態截斷。當然了，有的商業有限元軟體進行模態分析時，是按模態階數來提取模態的，那麼，這也是進行了模態截斷。所以，模態分析，不管是試驗還是分析，只能獲得一定數量或一定頻帶內的模態，而不是全部的模態，這就是模態截斷的概念，相當於從結構所有模態中截取了一部分模態。


由於不管是計算模態還是試驗模態，模態截斷總是存在的，那到底我們憑什麼來進行模態截斷呢？對於計算模態而言，有一個參數即模態有效質量，要求提取到的模態階數的模態有效質量點結構總質量的90%以上。對於試驗模態而言，通常要求應包含結構工作狀態下所激起來的模態，如在車輛行業，通常按頻率進行截斷，如80或100Hz以內的模態；在橋梁行業，通常要求獲得橋梁前三階模態。


由於模態截斷總是存在，因此，我們需要明白的是模態截斷是否會對我們想得到的結果有影響。初看起來，如果只是做模態分析，似乎看不出來有明顯的影響，但是當你使用模態分析的結果去作進一步的應用時就可能會存在明顯的影響。當然了，如果獲得了足夠多的模態，那麼這時模態截斷的影響是可以忽略的。在這，我們主要介紹三種應用情況。

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