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座椅模态测试方法注意事项

2018-12-29 20:40:12·  来源：汽车座椅系统  
　
上篇文章介绍了座椅模态要求的由来以及改善方法，本章将进一步探讨模态测试的常规方法。座椅开发人员应该都知道我们座椅模态测试的方法最常见的就是锤击法了。但
上篇文章介绍了座椅模态要求的由来以及改善方法，本章将进一步探讨模态测试的常规方法。
座椅开发人员应该都知道我们座椅模态测试的方法最常见的就是锤击法了。但很少人会去关注不同的约束方式对实验结果所产生的影响。 约束方式设置可分为自由边界和约束边界。
对于自由边界条件，意味着这个系统没有任何约束。但在现实世界中，并不存在绝对的自由系统。因此，需要使用某种等效机制来实现自由边界。目前，用于模拟自由边界的方法主要有：橡皮绳悬挂，但要求橡皮绳足够长、足够柔；海绵垫支承；气囊支承；橡胶垫支承；空气弹簧支承；软弹性支承或悬挂等。
对于约束边界条件，又大体可分两类，一类是结构处于实际的装配状态，另一类是通过夹具实现约束边界。
自由边界和约束边界对于模态分析来说，最大的区别在于是否具有刚体模态。刚体只有刚体模态，但弹性体可能既有刚体模态，又有弹性模态，这得看弹性体的约束条件。在有限元分析中，对于自由边界条件而言，计算出来的前6个模态即为刚体模态，这6个模态频率为0或者值很小，从第7阶模态开始才是结构的弹性模态。  
现实世界中的试验，没有真正的自由边界条件，因此，需要通过一些柔性支承来模拟自由边界条件。这时，结构和柔性支承组成的系统存在刚体模态。由于支承刚度不为0，因此，系统的刚体模态频率不为0，可能是几赫兹，或者更大，视柔性支承的刚度而定。
实际测量时，试件应尽可能的接近实际工作状态的约束边界条件。但现实中由于某些零部件可能在实际边界条件下无法进行测量，或者基于其他一些原因，工程上很多时候在自由边界条件下或者在类似实际装配条件下进行测试。
自由边界和约束边界理论上容易实现，但现实中实现起来却有困难。由于用于自由边界的悬挂或支承系统不可能刚度为零，用于约束边界的夹具系统不可能刚度无穷大，因此，试验条件下不可能做到完全自由或完全约束。  
对于自由边界，要求实际支承的最高刚体频率小于结构最低的弹性频率，即可减少悬挂系统对结构模态的影响，实现模拟近似自由的边界条件。因此对于低频模态实现自由边界很困难，但是对于高频模态实现自由边界很容易。  
如模拟自由边界条件，要求刚体频率小于第1阶弹性体频率的1/10。如果不满足此要求，应考虑更换刚度更小的支承系统。
  对于约束边界而言，由于实际约束条件的夹具系统不可能刚度无穷大，有弹性，因此要实现约束边界，必须要求用于支承的夹具系统的最低弹性频率远高于试件结构的最高分析频率。一般说来，中小结构实现约束边界较容易，但对于大型结构实现约束边界很困难。  
从这可以看出边界条件对试验有显著影响，特别是对于轻质结构。因此，对于座椅系统而言，就锤击法测试模态，不管采用模拟自由边界状态测试（如轻质柔性悬挂）还是模拟是车装配方式测试（如安装固定夹具），都需要保证额外的系统频率远离我们所关心的座椅低阶频率范围。就比如最常见的安装固定夹具，我们应该选用轻质、刚度好的材料和结构，以保证 用于支承的夹具系统的最低弹性频率远高于座椅结构的最高分析频率，这样才能尽量减小外在支撑约束系统对座椅自身的模态测量影响。 
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