ME`SCOPE模态分析软件

概述ME’scope是一系列试验的分析工具，它能够很容易地进行观察分析和记录设备机械结构的动态特性。ME’scope是“MechanicalEngineeringOscilloscope”的缩写。通过慢速演示一个构件的被测响应的动画效果，可以看到用其它方法看不到的东西：构件的整体运动，以及两部分之间的相对运动。ME’scope可用于回答以下两个关于振动的最常见的问题：什么是一个机器或结构的工作运转形状？它到底实际移动多少？测试输入为展示工作偏转面和模式形状，ME’scope采用了多通道时域或频域数据，而这些数据是在机器运转或构件激励中获得的。所有常用的时间和频域测试种类都可输入。数据可以是ASCLL文本、MATLABTM、DADISPTM、MicrosoftWAV和UniversalFileFormers等形式输入。另外，还有可用于大多数常用多通道数据记录器、FFT分析仪和数采系统的文件转换器。动画来源ME’scope扫过一段时间，产生一个测试构件的3D动画模型，无论它的运动是正转、随机、瞬间、线性或非线性，以及静止或非静止，都可以观察到它的偏转表面。ME’scope还可以停留在一定时间或一定频率范围，用正弦模拟来展示工作动转形状。也可以从试验数据中估计模型参数（频率、衰减、模态形状）。试验或输入的分析模态形状可以在动画中进行对比，用于结构修改，或MIMO分析。最后，你可以通过一个便携式数据采集得到大小和状态的数据，在一个形状图中展示工作偏转的形状。相互使用的3D模型图形ME’scope具有完整的用点、线和表面在屏幕上交互地描画一个3D结构模型的功能。3D表面模型提供了被测试构件的更真实的图形。通过表面模型，其形状轮廓能够显示出来，且表面能被染上各种颜色，其不可见线在动画中会被移动。内置FFTME’scope可以进行内部的快速傅立叶变换，它可以迅速换算所在地的测量值，因此其形状可以根据时间或频率数据很方便地进行动画显示。可以采用专门凹槽或带状窗口，用来分析选定范围的数据，不需要的部分可以去除。时间或频率范围内的信号也可以被整合和分化。插入ME’scope有一个独特的内置插入式功能，所以用相对少量的测试值可以获得更逼真的动画，采用这种功能，所有结构模型上未测量的点的运动可以从相邻测量点的运动中插入。工作动转形状模态Vibrant是美国著名的软件公司。ME'scopeVES是一个试验后处理软件，能够对机械和结构的静态和动态特性进行分析处理。它能够在试验结构和测量表面的3维模型上显示出采集到的振动、声学和其他工程数据。ME'scopeVES具有3维造型、显示和对话式动画特征。它的功能包括信号处理（SignalProcessing）、运行挠曲振型（ODS，OperatingDeflectionShapes）、模态分析（ModalAnalysis）、结构改正（SDM）和声学分析（AcousticsAnalysis）等。它能够用曲线拟合技术从实验数据中估算出任意机器和结构的模态参数。ME'scopeVES能够应用到几乎所有的机械和结构领域。例如,各种类型发电设备、建筑物、石油化工设备、船舶、车辆、航天航空设备、电动机和各种压缩机等。ME’scope模态分析软件工作运转形状是观察一下机器或构件在一定的频率或某时间下，在其运行时如何移动的最简便的方法。从传统上说，运转形状用来表示一个机器在一定频率下的稳定状态运转，但是运行运转形状也可以通过在时域内的测量值得到，可以用来表面机器或构件在一定时间的运动。各种在时间和频率范围内的测量值都可以用ME’scope来动画演示其运行形状。而且，由于ME’scope中的快速傅立叶变化（FFT）可以在瞬间转换所有的测量值，因而可以方便地从一段时间历程或从相对的频谱中观察运转形状。采用MIMO，多输入多输出方式进行强迫响应模拟通过MIMO（multi-input,multi-output）分析，用频响函数（FRF）矩阵模型，对测量或模拟的输入计算结构的反应，用动画观察外力作用下形状的变化。FRF可以通过外部测量输入，从时间输入/输出波形计算，或从模型参数中合成。工作运转形状模态运转模态是一个结构在其每一个自然或共振频率下的主要运动。模态是一个构件的内在物性，不依赖于作用在其上的外力。另一方面，运行偏转形状能够显示出力或载荷的影响，而且可包含几种振动形式的影响。为获得有效的模态数据，测量时被测目标必须保持在线性或稳态运动的情况下。模态形状可以通过下列方式得到：正弦时间响应，IRFS（脉冲响应）、FRF（频率响应）、传输率、线性式交叉谱和一种特殊测量方式-ODSFRF。时间域动画模态通过ME’scope，可以扫描一段时间的运动来动画一个结构的运转。时间域动画可以让你观察任一时间一个构件的总体运动，你可以停止动画，备份后继续演示观察慢速振动现象，例如，可观察机器的启动、停止，或其它瞬间行为。在这些短暂的过程中，由于共振、不平衡、载荷变化，流体等到原因，机器有可能经历多种振动状态。结构修改ME’scopeSDM选项允许按照机器或构件模拟物理变化，计算其模式的最终变化。物理变化是通过把弹簧、质量、阻尼、阻碍物、板子或其它有限元加入到构件模型中。此选件也包括灵敏度分析，以决定改变构件模式的最佳方法，也可以进行子构造，模拟额外的结构做出减振器模型。功率谱和功率频密度通过时域窗口，种类平均、频谱平均和重叠百分数，一些通用的频率范围功能可以从时间波形中计算出来。频率动画模态频率域动画可观察一个构件如何在一个单一频率下运动。当停留在一个特定的频率下时，ME’scope能用正弦模型演示结构的偏斜形状。在接近共振频率时，结构的破坏通常由一种振动模式决定。通过ME’scope可以发现共振条件（模型形状）和简单外力振动（运行偏听偏转形状）的区别。数据的来源ME’scope开头表中拥有复杂的形状数据（大小和相位）。运行偏转可以通过时间或频率测量值存入形状表。开头的数值可以用直线或峰值指针（光标）得到。用ME’scopeMODAL或ME’scopeSDM选取，试验模态数据（频率、阻尼、模态形状）能够通过曲线拟合成FRF测量值来得到。另外，从一个有限元模型中得到的分析模态形状可以输入形状表，在动画中与试验模式相比较。形状可以通过形状表，动画源用正弦模型动画来演示。动画灵活性ME’scope能够使你尽可能直观地理解振动。从建立构件模型，观察动画变形，到给出书面结果，ME’scope使你容易地介入其图形，甚至在动画过程中也能进行。测量数据ME’scope用一系列多通道的时间或频率范围的响应测量值来演示一个构件的偏转形状。当这些数据从一个机器或测试构件得到后，它会被输入ME’scope，存入一个数据文件中。ME’scope的数据库是无界的，每一个数据库文件可以贮存1000个测试，每一个测试可包含100,000个数据样本。模态参数和MIMO模型化在ME’scope中，模态参数（频率、阻尼、模式形状）通过曲线拟合一系列FRF测量值而辨别。如果这些测量值的峰值是由于模态或共振引起的，它们也可以通过线性和交叉谱测量值曲线拟合而辨别。曲线拟合是一个将参数FRF模型与测量值配合的过程。这是通过使FRF模型和数据之间的方差达到最小而实现的。在曲线拟合过程中，未知的FRF模型的参数是估计出来的。模型参数用下列步骤识别出来：决定一个频带中模点的数目；识别频带中所有模式的频率和阻尼；用残留因子识别等同的模态；保存每个模式和单个基准的单频值的残留因子，以作为模态的形状。模态频率&阻尼是一个构件的一般性，可以通过一系列的测量曲线的拟合而估计出来。模态余数对每次测量是唯一的，通过一次一个测量值曲线拟合而估计出来。通过把对每一个最频值，每一个基准（FRF矩阵的行或列）的余数估计组合起来，可以得到最频值的形状。通过多个参考测量值可以得到每个基准的最频值形状。本功能只须简单地选择一个不同的基准，并把其余数作为最频值形状储存起来，就可以在ME’scope中完成。曲线拟合是在频带中进行的，所以不好的数据和噪音都可除掉。但是，频带以外的残余影响可以用曲线拟合模型中的额外多项式而自动补偿。ME’scope中的模态参数估计值算法用来有效地处理重阻尼模式，高模态密度，本地模式，重复根和多基准测量集。结构更改、模态敏感度分析和MAC质量、刚度和平共处阻尼更改模态分析用来描述和进一步理解构件中的噪声或振动问题。如果噪声或振动问题来源于构件共振的激发，那么这个结构要么将不得不与激发源隔离，要么做物理上的改变，以降低基振动强度。当构件的物理属性（几何形状、密度、弹性、边界条件等）改变时，它的模态也将改变，当刚度、调谐减振器或其它构件都加在一个构件上时，它会产生不同的振动。结构改变用以下步骤进行：给3D结构模型加入更改元素；加入每个元素物理属性；用来更改构件的模态选择一个形状表；计算更改构件的新模态。新模态形状可以用动画演示、与原构件模态对比、或用于与FRFS（强迫响应模型）合成来进行MIMO多频入多频出分析，且与测量值对比。有限元ME’scope用标准的有限元素对构件的模型做更改。ME’scope的元素库包含有弹簧、刚度阻尼，以及更高级别的元素，如杆、板、三角和四边形元素；固体元素如四面体、三棱体和砖体。每种元素都有自己的扩展元，可以看到厚度、密度、弹性模量等。子结构ME’scope允许你加入两个或多个构件模型（下层结构）一起放在同一个图形中。当把修正元素加到下层结构中时，ME’scope将使用元素加单个下层结构的模来计算组合下层结构的新模。调谐质量-弹簧-阻尼振动吸收器也或以用下层结构加入一个构件中。模态校验准则（MAC）MAC是一个用来对两个形状做数量比较的方法。假如两个形状相同，它们的MAC值将是1；假如不同，MAC值将小于1；假如相互垂直，MAC值将为0。ME’scope中的MAC命令展示形状表中所有形状的MAC值。形状可以加入表中而不管其来源，可以用MAC值比较。集总参数模型的模集总参数模型包含一个或多个质量以及其它各种更改元素。在ME’scope中，你可以用图表建立一个集总参数模型，解决振动的模。这个模型（带着模）可以通过下层结构加入其它模型中，用于敏感度分析、FRF合成、MIMO分析等。模态灵敏度分析为解决噪声和振动问题，你可能只想改变模式的频率，但又不知道应改变多少。模态灵敏度帮助你回答以下问题：当改变一个模态或几个模态的频率或阻尼时多大改变是需要的，在哪儿改？为进行灵敏度分析，可给构件模型加入需要更改的元素，为所感兴趣的模确定目标、模态频率或阻尼。ME’scope将寻找一组更改后的元素的履性的这些改变可以沿着未改变的构件的模态来为更改的构件产生一族新的模态。