稳态图是区分物理(结构)极点与数学极点的主要工具。它在递增的模型阶次上绘制识别出的极点,让分析人员观察哪些极点在模型复杂度增长时保持稳定。
横轴表示频率(Hz),纵轴表示模型阶次。每个极点显示为一个字母标记,其颜色与符号表明其稳定性分类:
| 标记 | 颜色 | 标签 | 含义 |
|---|---|---|---|
| s | 绿色 | 稳定 | 频率和阻尼在连续模型阶次间均稳定。这是物理模态最强的指标。 |
| f | 蓝色 | 频率稳定 | 频率稳定但阻尼变化。可能表示阻尼不确定的物理模态,或分析频带边缘的模态。 |
| o | 红色 | 不稳定 | 频率和阻尼均不稳定。很可能是数学极点——通常忽略。 |
| v | 琥珀色 | 已选中 | 被用户(或 Auto AI)选定纳入最终模态模型的极点。 |
相对于阶次 n-2,阶次 n 处的极点满足以下条件时被分类为稳定:
| 判据 | 默认容差 | 说明 |
|---|---|---|
| 频率稳定性 | 1.0% | |fn - fn-2| / fn < 容差 |
| 阻尼稳定性 | 5.0% | |ζn - ζn-2| / ζn < 容差 |
| MAC 稳定性 | 0.95 | 阶次 n 与 n-2 振型之间的 MAC > 阈值 |
稳态图可显示背景曲线以辅助识别共振位置:
累加的 FRF 幅值显示为极点标记后方的灰色填充曲线。FRF 求和中的峰对应预期的共振位置。稳定的极点列应与这些峰对齐。
CMIF 由每条频率线上 FRF 矩阵的奇异值分解(SVD)计算得出:
奇异值 σ1(ω)、σ2(ω)、... 绘制为独立的曲线。每条奇异值曲线中的峰指示一个模态。多条奇异值曲线有助于识别密集或重根模态,它们在不同奇异值曲线中会在同一频率处呈现为峰。
| 叠加 | 切换 | 何时使用 |
|---|---|---|
| FRF 求和 | 工具栏:求和 | 默认视图;快速识别共振。 |
| CMIF | 工具栏:CMIF | 密集模态;重根;MIMO 数据。 |
| 无 | 工具栏:关闭 | 仅显示极点标记的清爽视图。 |
| 操作 | 方式 | 效果 |
|---|---|---|
| 选择单个极点 | 双击极点标记 | 该极点变为琥珀色("v")并加入选定模态表。 |
| 取消选择极点 | 双击已选中(琥珀色)的极点 | 该极点恢复为其稳定性颜色并从选定模态中移除。 |
| 选择某频率处所有稳定极点 | 右键单击某极点 > 选择此频率处所有稳定极点 | 同一频率列中所有绿色 "s" 极点被选中,并采用其中最佳者(阶次最高、阻尼变化最小)。 |
| 菜单项 | 说明 |
|---|---|
| 选择所有稳定极点 | 在整张图上自动选择每个共振频率处的最佳稳定极点。 |
| 选择范围内所有稳定极点 | 同上,但限于当前频率光标范围内。 |
| 清除所有选择 | 移除所有极点选择并重置选定模态表。 |
| 设置频率范围 | 交互式地限制可见与分析频率范围。 |
| 添加光标 | 放置一条竖直频率光标以供参考。 |
| 导出图形 | 将稳态图保存为 PNG 图像。 |
光标是可放置在图上的竖直线,用于参考或定义频率子范围:
Insert。Delete。Ctrl + 滚动以垂直缩放。Home。Shift 拖出矩形以缩放至特定区域。| 设置 | 默认值 | 说明 |
|---|---|---|
| 最大阻尼显示 | 10% | 阻尼高于此值的极点将被隐藏(很可能是数学极点)。 |
| 最小阻尼显示 | 0.0% | 阻尼为负且低于此值的极点将被隐藏。 |
| 标记大小 | 中 | 极点标记的大小(小 / 中 / 大)。 |
| 背景不透明度 | 30% | FRF 求和 / CMIF 背景叠加的不透明度。 |
| 问题 | 可能原因 | 解决方案 |
|---|---|---|
| 图形为空 | 模型阶次范围过低,或频率范围排除了所有数据。 | 提高最大模型阶次。加宽频率范围。 |
| 处处无稳定极点 | FRF 数据质量差或 FRF 估计器不正确。 | 返回第 2 步检查相干性。尝试不同的 FRF 估计器(H1 与 H2)。 |
| 稳定极点过多(杂乱) | 模型阶次范围过宽或稳定性容差过松。 | 收紧频率和阻尼稳定性判据。降低最大模型阶次。 |
| 稳定列随模型阶次移动 | 密集模态或非线性行为。 | 收窄频率范围以隔离该区域。检查非线性(幅值相关的频移)。 |