通過模態分析可以獲得結構的固有頻率、阻尼系數和振型的重要信息，以優化設計，改善結構性能。研究結構的模態參數和力學性能有助于用戶了解結構在工作條件下的振動特性。

在本文案例中，棒球棒的模態參數是通過模態實驗分析得到的。使用兩個單軸加速度計和一個力錘進行錘擊試驗。巡回激勵法避免了巡回響應過程中可能引入的質量附加效應。力錘錘頭選擇硬金屬頭，以激發更高頻率的模態。EDM Model軟件中的錘擊法測試模塊用于此試驗。

圖1 棒球棒錘擊法模態試驗

為了獲得良好的模態振型空間分辨率，將棒球棒模型均勻劃分成168個測點的幾何網格。用橡皮繩懸掛棒球棒來模擬自由-自由的邊界條件(如實驗裝置所示)。單軸加速度計固定在兩個測點上，模態沖擊錘在所有測點上移動。測量激振力和徑向響應加速度，得到面外模態振型。

圖2 棒球棒幾何模型

采樣速率設置為8kHz，塊大小設置為8192，以確保響應自然衰減，不需要加窗。通過這兩個設置，能得到0.976 Hz的頻率分辨率。每個測量自由度上對3幀數據進行線性平均，可以獲得更高精度和降噪后的測量結果。

錘擊激勵能夠激發3.5 kHz頻率范圍內的響應。采用這種設置，就不會產生頻譜泄漏，可以選擇一個均勻窗。

圖3 ?棒球棒錘擊法測量

相干圖驗證了測量結果，上圖的相干圖表明測量結構很好。相干圖的谷值出現在反共振頻率處，說明在對應頻率處的響應水平相對較低。總的來說，輸入和輸出在分析頻率范圍內是相關的。

頻響函數顯示，在分析頻率內，能很好地識別出共振峰。排列良好的峰表明結果中不存在質量附加效應。

圖4 模態數據選擇選項卡顯示重疊的頻響函數曲線

頻段選擇選項卡顯示復模態指示函數(CMIF)和用于指示固有頻率峰值的求和頻響函數。采用Poly-X算法對頻響進行曲線擬合，得到分析頻率范圍內的柔性模態。

圖5 測量FRF的頻段選擇

下面的截圖顯示了與穩定的物理極點相關的棒球棒的彎曲和扭轉模態。

圖6 彎曲和扭轉模態

這些結果說明了使用EDM Modal軟件對小型復雜結構進行復雜模態試驗的可靠性和效率。