我们通过模态分析可以获得结构的固有频率、阻尼系数和模态振型等重要信息，从而优化设计和改善结构性能。结构的模态参数和力学特性提供了有关在其工作条件下振动特性的重要信息。
本文描述了对加工设备进行实验模态分析获得模态特征的案例。使用两个三轴加速度计进行了锤击试验，研究了试验装置的模态特性。巡回响应法获得FRF矩阵的一列。由于加工设备较大，选用大力锤以提供足够的激励。使用EDM Modal软件的锤击法测试模块执行该试验。
图1 加工设备的锤击法模态实验
将加工设备的三维几何模型粗糙地划分成28个节点均匀分布的网格。将加工设备安装在其工作条件下进行模态实验。三轴加速度计巡回通过不同的测点，大力锤在一个固定的参考点激励结构。测量X、Y、Z三个方向的激振力和响应加速度，分析获得三维模态振型。
图2 加工设备三维几何模型
由于结构的固有频率较低，因此采样率设置为200Hz，块大小设置为4096，以确保响应自然衰减，不需要施加窗函数。使用这种设置，可以获得精细到0.05Hz的频率分辨率。每个测量自由度上对3帧数据进行线性平均，可以获得更高精度和降噪后的测量结果。
锤击激励能够激发100Hz频率范围内的响应。采用这种设置，就不会产生频谱泄漏，可以选择一个均匀窗。
图3 加工设备锤击法测量
频响测量显示在分析频率范围内的共振峰。频响重叠表明峰值排列良好。由于传感器体积小，重量明显小于加工设备，因此质量附加效应极小。
图4 模态数据选择选项卡显示重叠的频响
采用Poly-X法对频响函数进行曲线拟合，得到如下稳定性图。在所需的频率范围内选择柔性模态。多变量模态指示函数(MMIF)用于指示固有频率上的谷值。
图5 柔性模态的稳态图
Auto-MAC矩阵帮助用户验证结果。下面的Auto-MAC矩阵表明，振型之间是正交的(低非对角元素)，并且是唯一的(高对角元素)。一些非对角元素偏高，表明该结构模态试验的空间分辨率较低。采用更多的测点进行模态测试，可以得到更好的MAC矩阵。
图6 加工设备锤击法模态试验 Auto-MAC图
下图显示了与稳定物理极点相关的一些振型的动画。
图7 加工设备柔性模态振型
结果表明，晶钻仪器公司的EDM模态软件能够有效地应用在大型复杂结构的复杂模态试验上。