一個(gè)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造出來(lái)后經(jīng)過(guò)模態(tài)試驗(yàn)其動(dòng)力特性如不能符合設(shè)計(jì)要求，如何對(duì)此設(shè)計(jì)進(jìn)行修改？DmCras為此指出了路徑。它是優(yōu)化動(dòng)力設(shè)計(jì)的有效工具。所謂結(jié)構(gòu)動(dòng)力修改有兩個(gè)含義：1、如果機(jī)器作了某種設(shè)計(jì)上的修改，它的動(dòng)力學(xué)特性將會(huì)有何種變化？這個(gè)問(wèn)題被稱為SDM的正問(wèn)題。2、如果要求結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)作某種改變，應(yīng)該對(duì)設(shè)計(jì)作何種修改？這是 SDM 的反問(wèn)題。與結(jié)構(gòu)動(dòng)力修改聯(lián)系在一起的還有動(dòng)力靈敏度分析和強(qiáng)迫響應(yīng)估計(jì)。
結(jié)構(gòu)動(dòng)力修改：良好的愿望和工程應(yīng)用可能。結(jié)構(gòu)動(dòng)力修改(SDM)是設(shè)計(jì)師期待多年的愿望。結(jié)構(gòu)動(dòng)力修改的正問(wèn)題和反問(wèn)題，如果封閉在有限元計(jì)算模型內(nèi)解決, 其正問(wèn)題是很方便的，只要改變單元類型、劃分和材料特性等參數(shù)重新計(jì)算一次就可以，現(xiàn)在已大量應(yīng)用于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。其反問(wèn)題就是特征值的反問(wèn)題，由于物理性質(zhì)上的特點(diǎn)及數(shù)學(xué)工具的難度較大，目前在理論上還不完善。由于材料特性、構(gòu)件結(jié)合面及非線性等因素，根據(jù)計(jì)算的各種方案得到的動(dòng)力特性變化規(guī)律必須經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證。通常所指的SDM 是指在試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析基礎(chǔ)上的，即根據(jù)已完成的模態(tài)試驗(yàn)建立的動(dòng)力學(xué)模型，預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行某種修改后動(dòng)力特性應(yīng)有的變化(正問(wèn)題)或?yàn)榱说玫礁倪M(jìn)的動(dòng)力特性應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)作何種允許的修改(反問(wèn)題)。
鑒于測(cè)試技術(shù)的困難，目前試驗(yàn)?zāi)B(tài)的建模仍然是很粗糙的。對(duì)SDM 的實(shí)用性有一個(gè)認(rèn)識(shí)過(guò)程。原理上是否適用小修改？質(zhì)量或剛度修改量如何向各個(gè)自由度分解？對(duì)于極坐標(biāo)及球坐標(biāo)系進(jìn)行的模態(tài)試驗(yàn)如何用于建立在直角坐標(biāo)系的質(zhì)量、剛度修改的動(dòng)力修改公式？此外，修改結(jié)果的可信度多少？如何檢驗(yàn)？上述諸多問(wèn)題根據(jù)已發(fā)表的論文和軟件似乎還沒(méi)有人敢肯定地回答。即使如此，由于設(shè)計(jì)制造一種新型機(jī)器需要一個(gè)很長(zhǎng)周期，利用靈敏度分析和動(dòng)力修改原理，在已制成的樣機(jī)結(jié)構(gòu)模態(tài)分析的基礎(chǔ)上與工程師的經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，找出結(jié)構(gòu)動(dòng)力薄弱環(huán)節(jié)，使得最小的結(jié)構(gòu)修改取得最理想的動(dòng)力特征，指出一條修改的大致路徑，其實(shí)用意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值是顯然的。
DmCras 軟件功能
頻率靈敏度分析
在某一選定的自由度上進(jìn)行質(zhì)量修改。單位質(zhì)量改變(千克)引起模態(tài)頻率的變化程度。不同階的模態(tài)對(duì)同1自由度而言頻率靈敏度不同。
在某一對(duì)選定的自由度之間進(jìn)行剛度修改，各階模態(tài)頻率的靈敏度。是單位剛度改變(牛頓/米) 引起模態(tài)頻率的變化程度。不同階的模態(tài)頻率，對(duì)同一對(duì)自由度而言，靈敏度不同。
對(duì)某一選定的模態(tài)階頻率，按質(zhì)量修改的靈敏度大小，列出最大的20個(gè)自由度。
對(duì)某一選定的模態(tài)階頻率，按剛度修改的靈敏度大小，列出最大的20對(duì)自由度。剛度修改允許一端為接地"G"，表示在某一自由度與地之間增加一個(gè)剛度(支撐彈簧)。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)修改(正問(wèn)題)
在某一自由度上加減質(zhì)量或某一對(duì)自由度上加減剛度引起模態(tài)頻率、阻尼、頻響函數(shù)及振形動(dòng)畫的變化。一次修改可以同時(shí)進(jìn)行多達(dá)1000個(gè)修改條件。
共振頻率修改(反問(wèn)題)
希望某一階模態(tài)頻率作某種修改以避開共振。修改結(jié)果是在指定自由度上應(yīng)修改的質(zhì)量或指定的對(duì)自由度之間應(yīng)增加或減小的剛度的值。
頻響函數(shù)仿真
模態(tài)測(cè)量一般只對(duì)固定測(cè)點(diǎn)、移動(dòng)敲擊點(diǎn)進(jìn)行N次測(cè)量。也可以固定激振點(diǎn)，移動(dòng)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行N次測(cè)量。利用本功能可以獲得任意激勵(lì)及任意測(cè)量點(diǎn)之間的仿真頻響函數(shù)N×N個(gè)。包括動(dòng)力修改前和修改后。
強(qiáng)迫響應(yīng)仿真
· 正弦激勵(lì)可以獲得任意激勵(lì)任意輸出點(diǎn)在頻響范圍內(nèi)掃頻過(guò)程波形變化情況。
· 脈沖激勵(lì)可以獲得在任意激勵(lì)自由度上施加單位脈沖力在任意測(cè)量點(diǎn)上的振動(dòng)脈沖響應(yīng)。
進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)力修改的必要條件
· 必須進(jìn)行良好的模態(tài)分析，自由度劃分不能過(guò)于稀少。
· 除了傳感器必須進(jìn)行標(biāo)定，還要進(jìn)行系統(tǒng)標(biāo)定。
· 模態(tài)振形矩陣必須用單位質(zhì)量歸一。
