畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告

1、課題的目的及意義
模態(tài)分析是將線性定常系統(tǒng)振動微分方程組中的物理坐標變換為模態(tài)坐標，使方程組解耦，成為一組以模態(tài)坐標及模態(tài)參數(shù)描述的獨立方程，以便求出系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)。模態(tài)分析是研究結(jié)構(gòu)動力特性的一種近代方法，是系統(tǒng)辨別方法在工程振動領(lǐng)域中的應(yīng)用。模態(tài)是機械結(jié)構(gòu)的固有振動特性，每一個模態(tài)具有特定的固有頻率、阻尼比和模態(tài)振型。這些模態(tài)參數(shù)可以由計算或試驗分析取得，這樣一個計算或試驗分析過程稱為模態(tài)分析。模態(tài)參數(shù)如果是由有限元計算的方法取得的，則稱為計算模態(tài)分析；如果通過試驗將采集的系統(tǒng)輸入與輸出信號經(jīng)過參數(shù)識別獲得模態(tài)參數(shù)，稱為試驗?zāi)B(tài)分析。通常情況下，模態(tài)分析都是試驗?zāi)B(tài)分析。
通過模態(tài)分析方法搞清楚了結(jié)構(gòu)物在某些易受影響的頻率范圍內(nèi)各階主要模態(tài)的特性，就可能預(yù)測結(jié)構(gòu)物在此頻段內(nèi)在外部或內(nèi)部各種振源作用下實際振動響應(yīng)。因此，模態(tài)分析是結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計及設(shè)備的故障診斷的重要方法。對于任一機械系統(tǒng)或工程結(jié)構(gòu)，無論是在設(shè)計階段還是在使用過程中，常常需要工程技術(shù)領(lǐng)域的研究人員準確而迅速地計算、分析、測試并預(yù)測它們的振動特性。研究機械系統(tǒng)或工程結(jié)構(gòu)在動態(tài)激勵下所表現(xiàn)出來的振動特性，是模態(tài)分析的基本任務(wù)。模態(tài)分析的目的就在于研究這些振動產(chǎn)生的原因、分析其運動規(guī)律，了解振動對機械系統(tǒng)以及工程結(jié)構(gòu)的影響，尋求控制、消除振動或利用振動的方法，最后達到機械系統(tǒng)或工程結(jié)構(gòu)能夠可靠地工作，并具有良好的動態(tài)性能。
模態(tài)分析的最終目標在是識別出系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)，為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的振動特性分析、振動故障診斷和預(yù)報以及結(jié)構(gòu)動力特性的優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。通過分析結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性可建立結(jié)構(gòu)在動態(tài)激勵條件下的響應(yīng)預(yù)測模型，預(yù)測結(jié)構(gòu)在實際工作狀態(tài)下的工作行為及其對環(huán)境的影響。在機械設(shè)計中，人們普遍關(guān)心的動強度問題、設(shè)備操作或使用的舒適性問題、噪音問題、工作效率問題以及疲勞壽命問題等，都可能應(yīng)用到模態(tài)分析方法。
模態(tài)分析技術(shù)的應(yīng)用可歸結(jié)為以下幾個方面：
1) 評價現(xiàn)有結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動態(tài)特性；
2) 在新產(chǎn)品設(shè)計中進行結(jié)構(gòu)動態(tài)特性的預(yù)估和優(yōu)化設(shè)計；
3) 診斷及預(yù)報結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的故障；
4) 控制結(jié)構(gòu)的輻射噪聲；
5) 識別結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的載荷。