某天做的測(cè)量與另一天的測(cè)量看起來(lái)不同，這是怎么回事？讓我們來(lái)考察這個(gè)測(cè)量，以說(shuō)明發(fā)生了什么。

過(guò)去我們已討論了許多不同的測(cè)量問(wèn)題，但這個(gè)問(wèn)題的確值得重視。當(dāng)然，從一天到另一天，或者從一小時(shí)到另一小時(shí)，甚至從一周到另一周的測(cè)量總是會(huì)有差異，這些生活中的典型細(xì)微差異在我們進(jìn)行結(jié)構(gòu)測(cè)試時(shí)也是存在的，這是正常的變化。但是，你展示給我的這些測(cè)量完全不同于我們正?？吹降淖兓?。在這次特定的測(cè)量中，在低頻段變化很微小，但在高頻段變化相當(dāng)顯著。因此，讓我們仔細(xì)考察這次測(cè)量，以探究到底發(fā)生了什么。我們主要跟蹤的是測(cè)試的固定裝置，它在這些測(cè)量中可能起到了非常重要的作用。

測(cè)試對(duì)象是一塊小型的風(fēng)機(jī)葉片。測(cè)試的葉片處于“夾緊”狀態(tài)。葉片自身重量小于2磅，安裝在800磅的光學(xué)平臺(tái)上。光學(xué)平臺(tái)足夠大，能充分用于模擬葉片的“夾緊”狀態(tài)。實(shí)際上，有一個(gè)可用的分析模型，從這個(gè)模型中能夠提取到處于“夾緊”狀態(tài)的葉片模態(tài)。然而，分析模型從來(lái)都不是完美的，它只能算是一種近似。對(duì)于這類簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的模型，我們希望能得到相當(dāng)精確的結(jié)果。

因此，首先要獲得安裝在光學(xué)平臺(tái)上的葉片的頻響函數(shù)。對(duì)這個(gè)結(jié)構(gòu)采用法向錘擊測(cè)試，激勵(lì)和響應(yīng)用FFT分析進(jìn)行測(cè)量。葉片通過(guò)一個(gè)固體安裝塊和一些螺桿固定在光學(xué)平臺(tái)上。安裝塊（作為墊片）位于葉片和光學(xué)平臺(tái)之間，螺桿固定它們。固體安裝塊是必須有的，起到了墊高葉片的作用，當(dāng)葉片發(fā)生彎曲變形時(shí)，不至于受到光學(xué)平臺(tái)的干涉。

總的說(shuō)來(lái)，這些頻響測(cè)量看起來(lái)是可接受的，相干也是可接受的。頻響函數(shù)如圖1所示，圖1中還包含了一張測(cè)試設(shè)置照片。頻響函數(shù)的低頻部分我們不關(guān)心，因此，這部分被測(cè)試照片遮擋起來(lái)了。

圖1 周五的FRF和測(cè)試設(shè)置

第一次的測(cè)量似乎是可接受的。這次的測(cè)量是在周五下午進(jìn)行的，下一周進(jìn)行其他一些測(cè)試。好的做法是下周一上午再次進(jìn)行剩余部分的測(cè)量。第二次測(cè)量總的說(shuō)來(lái)也是可接受的。頻響函數(shù)如圖2所示，圖2中還包含了第二次測(cè)試的現(xiàn)場(chǎng)照片。由于不關(guān)心低頻段的頻響，因此現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試照片遮擋了低頻段部分。

圖2 周一的FRF和測(cè)試設(shè)置

但周一上午進(jìn)行的測(cè)量看起來(lái)不同于周五進(jìn)行的測(cè)量。周五測(cè)量時(shí)，一些測(cè)試人員由于不小心，被伸出的固定螺桿刮傷了頭部。圖3給對(duì)了兩次測(cè)量的比較。

圖3 比較周一和周五的測(cè)量

幸運(yùn)的是，有人注意到了這些顯著的不同，因而決定停止測(cè)試，以確定什么原因引起了顯著的差異。圖3中清楚地表明了在低頻段模態(tài)本質(zhì)上是相同的，存在的差異也是正常的變化。但在高頻段卻差異顯著，宛如對(duì)不同的測(cè)試對(duì)象進(jìn)行的測(cè)量。

顯然，第一印象會(huì)直接指向用于固定葉片到光學(xué)平臺(tái)的固定裝置。但是檢查聯(lián)接、擰緊和裝配后，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何可感覺(jué)的不同。

因此，當(dāng)我第一眼看到這個(gè)測(cè)量時(shí)，我立即懷疑兩次測(cè)試中可能存在一些不同，可能是一些類型的調(diào)諧吸振器效應(yīng)引起的差異。我為什么會(huì)得出這樣的結(jié)論，是因?yàn)樵诘皖l段，只存在一般意義上的頻率移動(dòng)，這可能就是調(diào)諧的吸振器效應(yīng)引起的。

因此，在進(jìn)行了一些偵察工作和詢問(wèn)了一些有關(guān)于兩次測(cè)試不同的基本問(wèn)題之后，有關(guān)這個(gè)問(wèn)題的一些想法出現(xiàn)了。再詢問(wèn)了幾個(gè)問(wèn)題和對(duì)測(cè)試設(shè)置照片進(jìn)行了更仔細(xì)的檢查后，一件事情引起了我的注意。

原來(lái)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人非常注重安全，三根從葉片和固定塊中伸出的螺桿容易引起一些傷害。如果有人圍著測(cè)試設(shè)置不小心，就可能被伸出的螺桿刮傷。因此，作為預(yù)防，實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人使用了一些軟泡沫安裝在長(zhǎng)螺桿頂部。（這些泡沫本質(zhì)上是一些軟的包裝泡沫，你可以在電子產(chǎn)品的包裝箱中找到，質(zhì)量非常輕，無(wú)論什么情況下也不存在結(jié)構(gòu)效應(yīng)。）但是…

泡沫的確非常非常輕，但是安裝在長(zhǎng)螺桿的頂部，它改變了懸臂螺桿的模態(tài)。說(shuō)來(lái)也奇怪，懸臂螺桿移動(dòng)后的頻率剛好與葉片的某階固有頻率重合。這樣一個(gè)傳統(tǒng)的調(diào)諧吸振器效應(yīng)使得一個(gè)模態(tài)分裂成了兩個(gè)模態(tài)（見(jiàn)圖3紅色曲線的第5階模態(tài)）。毫無(wú)疑問(wèn)，這個(gè)效應(yīng)是非常顯著的。

如果你不相信這個(gè)可能發(fā)生和這個(gè)是問(wèn)題的真正原因，你可以再次測(cè)試這個(gè)結(jié)構(gòu)五次以上，測(cè)試過(guò)程中使用和不使用小型包裝泡沫在螺桿頂部，這樣每次試驗(yàn)就可以復(fù)制從周五到周一所做的試驗(yàn)了。

因此，原則是任何動(dòng)力學(xué)測(cè)試中的固定裝置對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)都有影響。在這個(gè)例子中，這個(gè)影響對(duì)葉片的第5階模態(tài)影響非常顯著。所有的動(dòng)力學(xué)測(cè)試，必須仔細(xì)檢查任何固定裝置。你不知道測(cè)試中會(huì)發(fā)生什么狀況。如果你還有模態(tài)分析其他問(wèn)題，請(qǐng)咨詢我。