汽车模态试验数据显示技术研究（开题报告）.doc

附件B：
汽车模态试验数据显示技术研究开题报告

1、课题的目的及意义
模态分析技术从20世纪60年代后期发展至今已趋成熟，它是建立在实验基础上的，采用实验与理论相结合的方法来处理工程中的振动问题。机器、建筑物、航天航空飞行器、船舶、汽车等的实际振动千姿百态、瞬息变化。模态分析提供了研究各种实际结构振动的一条有效途径。近十多年来，由于计算机技术、FFT分析仪、高速数据采集系统以及振动传感器、激励器等技术的发展，试验模态分析得到了很快的发展，受到了机械、电力、建筑、水利、航空、航天等许多产业部门的高度重视。已有多种档次、各种原理的模态分析硬件与软件问世。
模态分析是研究结构动力特性一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。这些模态参数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。具体做法是：首先将结构物在静止状态下进行人为激振（或者环境激励），通过测量激振力与振动响应，找出激励点与各测点之间的“传递函数”，建立传递函数矩阵，用模态分析理论通过对试验导纳函数的曲线拟合，识别出结构的模态参数，从而建立起结构物的模态模型。
过去，机器的设计一般只做静态分析计算，样机制成试车时振动、冲击和噪声这些关键问题往往严重存在，而传统的静态分析对此无能为力。随着科学技术和生产的发展，迫切要求对机械产品进行动态分析和动态设计。目前常用的动态分析方法是动态有限元法和模态分析法。其中模态分析法是综合数据处理、模态参数识别和计算机动画显示技术的一种先进方法。
而其中的动画显示技术产生于七十年代后期，并在许多领域内得到了应用。计算机动画显示技术(Computer Animation)，是指屏幕上显示出来的画面或画面中的一部分，能够按一定规则或要求在屏幕上进行活动，使计算机显示输出的图形具有更强的真实感。动画显示是工程分析和设计中一种最直观、最形象、最实时的输出方式。
为了在计算机上实现动画显示，我们可以利用计算机及其外部设备的功能，采用编程实现。在程序设计中对动画对象反复地进行如下操作：先显示出该对象的图形，再进行变换，然后擦去原来的图形，最后再显示出变换后所得的新图形。动画显示有以下要求：运算速度要高和光栅化速度要高。一般的动画系统为了减少闪烁，采用双显示缓冲区的方法进行显示。
在结构模态分析中，实现各阶模态的动画显示的步骤（即必须解决的几个问题）如下：建立结构的几何模型；数据处理；投影变换；动画的生成和控制。
动画技术应用于模态显示十分有用，它能直观地、实时地显示各阶振型、运动轨迹，快速地向设计人员提供估计、修改的理论依据。可避免制作样机，因而大幅度地节省研制费用，缩短周期。为有效地分析和解决问题提供了极大的方便。随着研究人员对图形算法的研究和大规模集成电路技术的发展，必将加快三维动画技术的发展。