GME 14032-2007 Modal Analysis Test and Evaluation.pdf

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1、Test ProcedureLaboratory GME14032Modal Analysis, Test andEvaluationModalanalyse, Prfung undAuswertungNote: This specification may be applied only forcurrent projects incl. Global Epsilon (37#). Itis Superceded for all future projects and replacedby GMW8470, GMW14228 and GMW14229.Hinweis: Diese Spezi

2、fikation darf nurnoch fr laufende Projekte einschlielichGlobal Epsilon (37#) angewendet werdenund ist fr alle zuknftigen Projekte ungltigund ersetzt durch GMW8470, GMW14228 undGMW14229.1 Introduction 1 Einleitung1.1 Purpose. Based on measurements of Fre-quency Response Functions (FRF) modal analysis

3、supplies eigenfrequencies and natural vibrations todescribe the dynamic behavior of a tested structure.1.1 Zweck. Auf Grundlage von Messungen derFrequenzantworten (FRF) liefert die ModalanalyseEigenfrequenzen und Eigenschwingungen, um dasdynamische Verhalten einer gepften Struktur zubeschreiben.1.2

4、Foreword. Resonance vibrations of a structurecancause boomingproblems, which shallbeavoidedor minimized to fulfill target values. The comparisonof eigenfrequencies and vibration patterns are a partof the validation and the benchmarking process.Results from modal analysis are often used forvalidation

5、 of finite element models and to generatesimulation models.1.2 Vorwort. Resonanzschwingungen einer Strukturknnen Wummerprobleme verursachen, die zumErfllen der Zielwerte zu vermeiden oder zu minimie-ren sind. Der Vergleich von Eigenfrequenzen undSchwingungsmustern sind ein Teil der Validierungund de

6、s Bewertungsprozesses. Ergebnisse derModalanalyse werden hufig zur Validierung vonFinite-Element-Modellen und zum Erzeugen vonSimulationsmodellen verwendet.1.3 Applicability. This test procedure is appropriateforsinglecomponents, under free-free conditionor asabuiltinpartofavehicle,as wellasforcompl

7、etevehi-clesintheappropriatestate(body-in-white, o.s.). Thisprocedure describes the one point excitation modalanalysis with one excitation at one time. If it is neces-sary to have more than one excitation point or direc-tion, measure the different excitations subsequently.1.3 Anwendbarkeit. Dieses P

8、rfverfahren ist frEinzelkomponenten, unter frei-freier Bedingungoder als ein Einbauteil eines Fahrzeugs, sowie frKomplettfahrzeuge im entsprechenden Zustand(Rohkarosserie o.) geeignet. Dieses Verfahrenbeschreibt die Modalanalyse der Einzelpunktanre-gung mit einer Anregung zu einem Zeitpunkt. Wennmeh

9、r als ein Anregungspunkt oder eine Richtungnotwendig ist, sind die verschiedenen Anregungennacheinander zu messen.1.4 Definitions. 1.4 Definitionen.FRF Frequency Response Function. A frequencyresponse function is defined as an output/inputrelationship of a system as a function of frequency.Unless ot

10、herwise specified FRF in the context of thisdocument implies accelerance (acceleration/force).FRF Frequenzantwort. Eine Frequenzantwort istdefiniertalseinAusgangs-/Eingangs-VerhltniseinesSystems als eine Funktion der Frequenz. Falls nichtanders angegeben, beinhaltet FRF im Zusammen-hang dieses Dokum

11、entes die Akzeleranz (Beschleu-nigung/Kraft). Copyright 2007 General Motors Corporation All Rights ReservedPublication Department: GME Specification CenterMay 2007 - Issue No. 2 Page 1 of 10PRD045 - VPRE ST 1 10/03GME14032 GM EUROPE ENGINEERING STANDARDSModal analysis Technique to calculate eigen-fr

12、equencies and mode shapes from measuredFrequency Response Functions (FRFs).Modalanalyse Methode zum Berechnen vonEigenfrequenzen und Modenformen aus gemesse-nen Frequenzantworten (FRFs).Note: Nothing in the specification supersedes appli-cable laws and regulations.Hinweis: Die Vorschrift darf keine

13、anzuwendendenGesetze und Regelungen auer Kraft setzen.Note: In the event of a conflict between the GermanandtheEnglishlanguage,the Germanlanguageshalltake precedence.Hinweis: Im Falle von Unstimmigkeiten zwischendem deutschen und dem englischen Text ist derdeutsche Text ausschlaggebend.2 References

14、2 ReferenzenNote: Only the latest approved standards are appli-cable unless otherwise specified.Hinweis: Wenn nicht anders angegeben, ist jeweilsdieneuesteFassungder angegebenen Referenz gl-tig.None. Keine.3 Resources 3 Gerte und Einrichtungen3.1 Facilities. Depending on the test structure thetest f

15、acility may be any interior environment thatsupports hangers to measure a single componentunder free-free condition and/or to lift up completevehicles. There shall be a lifting work platform and/orcrane arms. If you need exact coordinate values (tocompare with FE-simulation models), it is necessaryt

16、o have a coordinate measuring system with thesuitable equipment.3.1 Einrichtung. Abhngig von der Prfstrukturkann die Prfeinrichtung aus einer beliebigen Innen-raum-Umgebung bestehen, die Aufhngungen unter-sttzt, um eine Einzelkomponente unter frei-freierBedingung zu messen und/oder Komplettfahrzeuge

17、hochzuheben. Es muss eine Hebebhne und/oderKransausleger geben. Werden genaue Koordinaten-werte bentigt (um mit FE-Simulationsmodellen zuvergleichen), ist ein Koordinaten-Messsystem mit dergeeigneten Ausrstung erforderlich.3.2 Equipment. 3.2 Ausrstung.3.2.1 Preparation. 3.2.1 Vorbereitung.3.2.1.1 Fl

18、exible ropes to enable the free oscillation ofthe test structure.3.2.1.1 ElastischeSeile, umdiefreieSchwingungderPrfstruktur zu ermglichen.3.2.1.2 Measuring tape, to get the measuring pointcoordinates (or coordinate measuring system).3.2.1.2 Maband, um die Messpunkt-Koordinaten zuerhalten (oder ein

19、Koordinaten-Messsystem).3.2.1.3 Attachment pads to fix the accelerometers. 3.2.1.3 Anbaustcke zum Befestigen der Beschleu-nigungsmesser.3.2.1.4 Calibration unit to check the measuring chan-nels (e.g. PCB 394B06).3.2.1.4 Kalibriereinheit zum berprfen der Mes-skanle (z.B. PCB 394B06).3.2.2 Excitation.

20、 3.2.2 Anregung.3.2.2.1 Electro-dynamic shaker equipment to supplythe appropriate excitation force (e.g. B a block size of 1024leads to a short measuring time, while a block size of2048 increases the frequency solution.Blocklnge: 1024 oder 2048; eine Blocklngevon1024 fhrt zu einer kurzen Messzeit, w

21、hrend eineBlocklnge von 2048 die Frequenzauflsung erhht.Number of Averages: 50.100 Anzahl der Mittelwerte: 50.100Trigger: Free Run Trigger: Free RunFilter: Hanning Filter: HanningMeasuring Function: FRF with channel 1 as ref-erenceMessfunktion: FRF mit Kanal 1 als Referenz Copyright 2007 General Mot

22、ors Corporation All Rights ReservedMay 2007 - Issue No. 2 Page 5 of 10PRD045 - VPRE ST U 10/03GME14032 GM EUROPE ENGINEERING STANDARDS4.3.1.2 Force Signal. Accordingto the test order fre-quency specifications the signal generator supplies anarrow band random noise or sine sweep signal. Theamplificat

23、ion of the electro-dynamical shaker shall beenough to feel the vibration of the test structure faraway from the excitation point. The value of the forcesignal shall be recorded and be controlled during themeasurement with a voltmeter.4.3.1.2 Kraftsignal. Entsprechend den Frequenz-vorgaben des Prfauf

24、trags liefert der Signalgeneratorein Schmalband-Zufallsgerusch oder Sinus-Wob-belsignal. Die Verstrkung des elektrodynamischenSchwingerregers muss ausreichen, um die Schwin-gung der Prfstruktur weit entfernt vom Anregungs-punkt abzufhlen. Der Wert des Kraftsignals wirdaufgezeichnet und whrend der Me

25、ssung mit einemSpannungsmesser gesteuert.4.3.1.3 Accelerometers Amplification Level. Theaccelerometers shallbeattachedat the teststructure.Location and measuring direction shall be fed into acorresponding software mask. A first test leads tomeasuring amplification levels that shall be correctedmanua

26、lly to avoid overloads.4.3.1.3 Beschleunigungsmesser-Verstrkungs-grad. Die Beschleunigungsmesser werden an derPrfstruktur angebracht. Position und Messrich-tung werden in eine entsprechende Softwaremaskeeingespeist. Ein erster Test fhrt dazu Verstrkungs-grade zu messen, die manuell korrigiert werden

27、, umberlastungen zu vermeiden.4.3.1.4 Measurement. The excitation signal andcertain response signals shall be monitored duringmeasurementwith anoscilloscopetorealizedropoutsimmediately (repeat measurement if necessary).4.3.1.4 Messung. Das Anregungssignal undbestimmte Antwortsignale werden whrend de

28、r Mes-sung mit einem Oszilloskop berwacht, um Ausfllesofort zu realisieren (wenn notwendig Messungwiederholen).After the measurement the Frequency ResponseFunction shall be compared with the simultaneousmeasured coherence function. The coherence valueat the peaks of the amplitude function shall be 0

29、.95.If these criteria are not fulfilled even after the repe-tition of the measurement, the number of averagesshall be increased or another excitation point shallbe chosen.Nach der Messung wird die Frequenzantwort mitder gleichzeitig gemessenen Kohrenzfunktionverglichen. Der Kohrenzwert an den Spitze

30、n derAmplitudenfunktion muss 0.95 betragen. WenndieseKriterienauchnachWiederholungderMessungnicht erfllt sind, muss die Anzahl der Mittelwerteerhht werden oder ein anderer Anregungspunktgewhlt werden.4.3.1.5 Storage. (Only) the Frequency ResponseFunctions (FRF) shall be stored as database formodal a

31、nalysis.4.3.1.5 Lagerung. (Nur) die Frequenzantworten(FRF) werden als Datenbank fr die Modalanalysegespeichert.4.3.1.6 Processing. Paragraph 4.3.1.3 to 4.3.1.5shall be repeated for every location at the test struc-ture until all measuring points are tested.4.3.1.6 Prfablauf. Abschnitt 4.3.1.3 bis 4.

32、3.1.5 istfr jede Position an der Prfstruktur zu wiederholen,bis alle Messpunkte geprft sind.If more excitation points are needed after the relo-cation of the shaker (paragraph 4.1.3) the completemeasuring process according to paragraph 4.3.1.3 to4.3.1.6 shall be repeated for every excitationlocation

33、.Wenn nach der Versetzung des Schwingerregers(Abschnitt 4.1.3) mehr Anregungspunkte erforderlichsind, ist fr jede Anregungsposition der gesamteMessprozess entsprechend Abschnitt 4.3.1.3 bis4.3.1.6 zu wiederholen. Copyright 2007 General Motors Corporation All Rights ReservedPage 6 of 10 Issue No. 2 -

34、 May 2007PRD045 - VPRE ST G 10/03GM EUROPE ENGINEERING STANDARDS GME140324.3.2 Impact Test. 4.3.2 Schlagprfung.4.3.2.1 Measuring Parameters. 4.3.2.1 Messparameter.Frequency Range: As required in the test order.Under free-free condition the lower frequency of thevalidfrequency range shallbesignifican

35、tly higher(3x)than the suspension resonance. The upper limit is80 % of the adjusted upper frequency.Frequenzbereich: Wie im Prfauftrag vorge-schrieben. Unter frei-freier Bedingung muss dieuntere Frequenz des gltigen Frequenzbereichssignifikant hher (3x) sein als die Aufhngungsreso-nanz. Die Obergren

36、ze liegtbei80 % der eingestelltenoberen Frequenz.Block Size: 2048 Blocklnge: 2048Number of Averages: Up to 10 Anzahl der Mittelwerte: Bis zu 10Trigger: Channel 1 Trigger: Kanal 1Filter: Force window at channel 1, apply exponen-tial window to response channelsFilter: Kraftfenster an Kanal 1, Exponent

37、ialfensterauf Antwortkanle anwendenMeasuring Function: FRF with channel 1 as ref-erence and fixed excitation pointMessfunktion: FRF mit Kanal 1 als Referenz undfester Anregungspunkt4.3.2.2 Force Signal. For the force spectrumdepends on the tip of the hammer at first the AutoPower Spectrum of the imp

38、act applied at the excita-tion location shall be measured. The force spectrumshall contain the frequency range specified in the testorder. The upper frequency limit shall not exceedtwice the frequency range. An appropriate hammertip to fulfill these conditions shall be used.4.3.2.2 Kraftsignal. Da d

39、as Kraftspektrum von derHammerspitze abhngt, ist zuerst das Auto-Lei-stungs-Spektrum des Aufschlags, der an der Anre-gungsposition aufgebracht wird, zu messen. DasKraftspektrum muss den im Prfauftrag festgelegtenFrequenzbereich enthalten. Die obere Frequenz-grenze darf den doppelten Frequenzbereich

40、nichtberschreiten. Um diese Bedingungen zu erfllen isteine entsprechende Hammerspitze zu verwenden.4.3.2.3 Accelerometers Amplification Level. Theaccelerometers shall be attached at the test struc-ture. Location and measuring direction shall be fedinto a corresponding software mask. A first testlead

41、s to measuring amplification levels which shallbe corrected manually to avoid overloads.4.3.2.3 Beschleunigungsmesser-Verstrkungs-grad. Die Beschleunigungsmesser werden an derPrfstruktur angebracht. Position und Messrich-tung werden in eine entsprechende Softwaremaskeeingespeist. Ein erster Test fhr

42、t dazu Verstrkungs-grade zu messen, die manuell korrigiert werden, umberlastungen zu vermeiden.4.3.2.4 Measurement. The excitation signal andcertain response signals shall be monitored dur-ing measurement with an oscilloscope to realizeoverloads and double pulses immediately (repeatmeasurement if ne

43、cessary). Every impact shall bechecked manually (cancel or accept).4.3.2.4 Messung. Das Anregungssignal undbestimmte Antwortsignale werden whrend derMessung mit einem Oszilloskop berwacht, umberlastungen und Doppelimpulse sofort zu realisie-ren (wenn notwendig Messung wiederholen). JederAufschlag mu

44、ss manuell geprft werden (stornierenoder akzeptieren).After the measurement shall be compared the Fre-quency Response Function with the simultaneousmeasured coherence function. The coherence valueat the peaks of the amplitude function shall be 0.95.If these criteria are not fulfilled even after the

45、repe-tition of the measurement, the number of averagesshall be increased or another excitation point shallbe chosen.Nach der Messung wird die Frequenzantwort mitder gleichzeitig gemessenen Kohrenzfunktionverglichen. Der Kohrenzwert an den Spitzen derAmplitudenfunktion muss 0.95 betragen. WenndieseKr

46、iterienauch nach WiederholungderMessungnicht erfllt sind, muss die Anzahl der Mittelwerteerhht werden oder ein anderer Anregungspunktgewhlt werden. Copyright 2007 General Motors Corporation All Rights ReservedMay 2007 - Issue No. 2 Page 7 of 10PRD045 - VPRE ST U 10/03GME14032 GM EUROPE ENGINEERING S

47、TANDARDS4.3.2.5 Storage. (Only) the Frequency ResponseFunctions (FRF) shall be stored as database formodal analysis.4.3.2.5 Speicherung. (Nur) die Frequenzantworten(FRF) werden als Datenbank fr die Modalanalysegespeichert.4.3.2.6 Processing. Paragraph 4.3.2.3 to 4.3.2.5shall be repeated for every lo

48、cation at the test struc-ture until all measuring points are tested.4.3.2.6 Verarbeitung. Abschnitt 4.3.2.3 bis 4.3.2.5ist fr jede Position an der Prfstruktur zu wiederho-len, bis alle Messpunkte geprft sind.If more excitation points are needed the completemeasuring process according to paragraph 4.

49、3.2.3 to4.3.2.6 shall be repeated for every excitationlocation.Wenn mehr Anregungspunkte erforderlich sind, istfr jede Anregungsposition der gesamte Messpro-zess entsprechend Abschnitt 4.3.2.3 bis 4.3.2.6 zuwiederholen.4.3.2.6.1 Alternative for Multi Channel Equip-ment. All excitation points shall be hitten with theimpact hammer and the FRFs shall be stored beforeattaching the accelerometers to new measuringpoints. The respective reference name (SecondaryIdentification) shall be changed t