附件B：
汽車模態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示技術(shù)研究開(kāi)題報(bào)告

1、課題的目的及意義
模態(tài)分析技術(shù)從20世紀(jì)60年代后期發(fā)展至今已趨成熟，它是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的，采用實(shí)驗(yàn)與理論相結(jié)合的方法來(lái)處理工程中的振動(dòng)問(wèn)題。機(jī)器、建筑物、航天航空飛行器、船舶、汽車等的實(shí)際振動(dòng)千姿百態(tài)、瞬息變化。模態(tài)分析提供了研究各種實(shí)際結(jié)構(gòu)振動(dòng)的一條有效途徑。近十多年來(lái)，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、FFT分析儀、高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及振動(dòng)傳感器、激勵(lì)器等技術(shù)的發(fā)展，試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析得到了很快的發(fā)展，受到了機(jī)械、電力、建筑、水利、航空、航天等許多產(chǎn)業(yè)部門的高度重視。已有多種檔次、各種原理的模態(tài)分析硬件與軟件問(wèn)世。
模態(tài)分析是研究結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性一種近代方法，是系統(tǒng)辨別方法在工程振動(dòng)領(lǐng)域中的應(yīng)用。模態(tài)是機(jī)械結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng)特性，每一個(gè)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(jì)算或試驗(yàn)分析取得，這樣一個(gè)計(jì)算或試驗(yàn)分析過(guò)程稱為模態(tài)分析。具體做法是：首先將結(jié)構(gòu)物在靜止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行人為激振（或者環(huán)境激勵(lì)），通過(guò)測(cè)量激振力與振動(dòng)響應(yīng)，找出激勵(lì)點(diǎn)與各測(cè)點(diǎn)之間的“傳遞函數(shù)”，建立傳遞函數(shù)矩陣，用模態(tài)分析理論通過(guò)對(duì)試驗(yàn)導(dǎo)納函數(shù)的曲線擬合，識(shí)別出結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)，從而建立起結(jié)構(gòu)物的模態(tài)模型。
過(guò)去，機(jī)器的設(shè)計(jì)一般只做靜態(tài)分析計(jì)算，樣機(jī)制成試車時(shí)振動(dòng)、沖擊和噪聲這些關(guān)鍵問(wèn)題往往嚴(yán)重存在，而傳統(tǒng)的靜態(tài)分析對(duì)此無(wú)能為力。隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的發(fā)展，迫切要求對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。目前常用的動(dòng)態(tài)分析方法是動(dòng)態(tài)有限元法和模態(tài)分析法。其中模態(tài)分析法是綜合數(shù)據(jù)處理、模態(tài)參數(shù)識(shí)別和計(jì)算機(jī)動(dòng)畫顯示技術(shù)的一種先進(jìn)方法。
而其中的動(dòng)畫顯示技術(shù)產(chǎn)生于七十年代后期，并在許多領(lǐng)域內(nèi)得到了應(yīng)用。計(jì)算機(jī)動(dòng)畫顯示技術(shù)(Computer Animation)，是指屏幕上顯示出來(lái)的畫面或畫面中的一部分，能夠按一定規(guī)則或要求在屏幕上進(jìn)行活動(dòng)，使計(jì)算機(jī)顯示輸出的圖形具有更強(qiáng)的真實(shí)感。動(dòng)畫顯示是工程分析和設(shè)計(jì)中一種最直觀、最形象、最實(shí)時(shí)的輸出方式。
為了在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫顯示，我們可以利用計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備的功能，采用編程實(shí)現(xiàn)。在程序設(shè)計(jì)中對(duì)動(dòng)畫對(duì)象反復(fù)地進(jìn)行如下操作：先顯示出該對(duì)象的圖形，再進(jìn)行變換，然后擦去原來(lái)的圖形，最后再顯示出變換后所得的新圖形。動(dòng)畫顯示有以下要求：運(yùn)算速度要高和光柵化速度要高。一般的動(dòng)畫系統(tǒng)為了減少閃爍，采用雙顯示緩沖區(qū)的方法進(jìn)行顯示。
在結(jié)構(gòu)模態(tài)分析中，實(shí)現(xiàn)各階模態(tài)的動(dòng)畫顯示的步驟（即必須解決的幾個(gè)問(wèn)題）如下：建立結(jié)構(gòu)的幾何模型；數(shù)據(jù)處理；投影變換；動(dòng)畫的生成和控制。
動(dòng)畫技術(shù)應(yīng)用于模態(tài)顯示十分有用，它能直觀地、實(shí)時(shí)地顯示各階振型、運(yùn)動(dòng)軌跡，快速地向設(shè)計(jì)人員提供估計(jì)、修改的理論依據(jù)。可避免制作樣機(jī)，因而大幅度地節(jié)省研制費(fèi)用，縮短周期。為有效地分析和解決問(wèn)題提供了極大的方便。隨著研究人員對(duì)圖形算法的研究和大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，必將加快三維動(dòng)畫技術(shù)的發(fā)展。