摘要:某碳纤维轻质薄板，只有30克的重量，需要获取3000Hz以内的模态参数。使用YC-1模态试验力锤进行激励，使用YSV5001型声压传感器进行测量，进行了碳纤维薄板的模态分析，得到了结构的前10阶模态参数。
关键字:碳纤维；模态测试；模态试验力锤
1 试验目的
碳纤维是军民两用新材料，属于技术密集型和政治敏感的关键材料，近年来大量用于工业、民用领域。某碳纤维薄板只有30克的种类，常规实验模态方法，需要在结构上安装加速度传感器；由于结构非常轻，安装加速度传感器由于传感器和附加导线的附加质量，势必影响结构参数。
采用YC-1模态试验力锤进行激励，YSV5001型声压传感器进行非接触测量，将采集的数据进行模态分析，得到了结构的前10阶模态参数。
图1 碳纤维薄板
2 测试仪器
测量设备：
1）YSV工程测试与信号分析软件；
数据采集、记录、时域信号分析、频谱分析、数据统计、存图、存报告等功能。
2）YSV8004 24位AD高精度数据数据采集仪
24位高精度AD，4、8、16、24、32通道可选，并行采样，采样速率为0-95KHz，抗混叠滤波，动态范围120dB。
3）YC-1模态试验力锤
模态试验力锤，小型，可以对几十克对几百公斤中的结构进行有效激励，配四种锤头：橡胶、尼龙、铝、钢。
4）YSV5001声压传感器
声压传感器，一级，灵敏度50mV/Pa，可以用于轻型结构的模态测试和动力设备的噪声测试。
3 试验过程
图2 YC-1模态试验力锤
图3 碳纤维板和测量声压传感器
图4 模态试验
4 试验结果
对于轻质结构的模态测试是一个难点，传统方法是用振动加速度传感器会改变结构，测量结构往往误差较大。是用模态试验力锤和非接触声压传感器测量了轻质碳纤维板的前10阶模态参数，效果好于传统方法。
表1: 模态频率和阻尼
阶数
| 频率(Hz)
| 阻尼(%)
|
1
| 399.4
| 3.95
|
2
| 527.9
| 1.30
|
3
| 683.8
| 0.42
|
4
| 993.3
| 1.21
|
5
| 1680.0
| 0.09
|
6
| 1760.0
| 0.27
|
7
| 1871.2
| 0.24
|
8
| 1975.0
| 0.13
|
9
| 2258.5
| 0.42
|
10
| 3050.3
| 0.09
|
11
| 3141.322
| 0.24
|
图6 第1阶模态振型图
图7 第2阶模态振型图
图8 第3阶模态振型图
图9 第4阶模态振型图
图10 第5阶模态振型图
图11 第6阶模态振型图
图12 第7阶模态振型图
图13 第8阶模态振型图
图14 第9阶模态振型图
图15 第10阶模态振型图
