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对动态物体进行模态分析可以简单的理解为,求其各阶振型及对应的自振频率。
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。这个分析过程如果是由有限元计算的方法取得的，则称为计算模态分析；如果通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数，称为试验模态分析。通常，模态分析都是指试验模态分析。振动模态是弹性结构的固有的、整体的特性。如果通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性，就可能预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际振动响应。因此，模态分析是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。
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。首先，将结构物在静止状态下进行人为激振，通过测量激振力与胯动响应并进行双通道快速傅里叶变换（FFT）分析，得到任意两点之间的机械导纳函数（传递函数）。用模态分析理论通过对试验导纳函数的曲线拟合，识别出结构物的模态参数，从而建立起结构物的模态模型。根据模态叠加原理，在已知各种载荷时间历程的情况下，就可以预言结构物的实际振动的响应历程或响应谱。
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。在各种各样的模态分析方法中，大致均可分为四个基本过程：
1）动态数据的采集及频响函数或脉冲响应函数分析
1）激励方法。试验模态分析是人为地对结构物施加一定动态激励，采集各点的振动响应信号及激振力信号，根据力及响应信号，用各种参数识别方法获取模态参数。激励方法不同，相应识别方法也不同。目前主要由单输入单输出（SISO）、单输入多输出（SIMO）多输入多输出（MIMO）三种方法。以输入力的信号特征还可分为正弦慢扫描、正弦快扫描、稳态随机（包括白噪声、宽带噪声或伪随机）、瞬态激励（包括随机脉冲激励）等。
2）数据采集。SISO方法要求同时高速采集输入与输出两个点的信号，用不断移动激励点位置或响应点位置的办法取得振形数据。SIMO及MIMO的方法则要求大量通道数据的高速并行采集，因此要求大量的振动测量传感器或激振器，试验成本较高。
3）时域或频域信号处理。例如谱分析、传递函数估计、脉冲响应测量以及滤波、相关分析等。
2）建立结构数学模型
根据已知条件，建立一种描述结构状态及特性的模型，作为计算及识别参数依据。目前一般假定系统为线性的。由于采用的识别方法不同，也分为频域建模和时域建模。根据阻尼特性及频率耦合程度分为实模态或复模态模型等。
3）参数识别
按识别域的不同可分为频域法、时域法和混合域法，后者是指在时域识别复特征值，再回到频域中识别振型，激励方式不同（SISO、SIMO、MIMO），相应的参数识别方法也不尽相同。并非越复杂的方法识别的结果越可靠。 对于目前能够进行的大多数不是十分复杂的结构，只要取得了可靠的频响数据，即使用较简单的识别方法也可能获得良好的模态参数；反之，即使用最复杂的数学模型、最高级的拟合方法，如果频响测量数据不可靠，则识别的结果一定不会理想。
4）振形动画
参数识别的结果得到了结构的模态参数模型，即一组固有频率、模态阻尼以及相应各阶模态的振形。由于结构复杂，由许多自由度组成的振形也相当复杂，必须采用动画的方法，将放大了的振形叠加到原始的几何形状上。
以上四个步骤是模态试验及分析的主要过程。而支持这个过程的除了激振拾振装置、双通道FFT分析仪、台式或便携式计算机等硬件外，还要有一个完善的模态分析软件包。通用的模态分析软件包必须适合各种结构物的几何物征，设置多种坐标系，划分多个子结构，具有多种拟合方法，并能将结构的模态振动在屏幕上三维实时动画显示。
2.结构动力修改与灵敏度分析
结构动力修改（Structure Dynamic Modify——SDM）有两个含义：①如果机器作了某种设计上的修改，它的动力学特性将会有何种变化？这个问题被称为SDM的正问题。②如果要求结构动力学参数作某种改变，应该对设计作何种修改？这是SDM的反问题。
上述两个问题，如果局限在有限元计算模型内解决，其正问题是比较简单的，即只要改变参数重新计算一次就可以。其反问题就是特征值的反问题，由于结构的复杂性和数学处理的难度较大，目前在理论上还不完善。只有涉及雅可比矩阵的问题得到了比较完善的解决，相应的力学模型是弹簧质量单向串联系统或杆件经过有限元或差分法离散的系统。此外，特征值反问题的解决要求未修改系统计算的特征值及特征向量是精确的。因此，现在通常所指的SDM是指在试验模态分析基础上的。
不论是结构动力修改的正问题还是反问题，都要涉及针对结构进行修改。为了避免修改的盲目性，人们自然要问，如何修改才是最见成效的？换而言之，对一个机械系统，是进行质量修改，还是进行刚度修改？质量或刚度修改时，在机械结构上何处修改才是最灵敏部位，使得以较少的修改量得到较大的收获？
由此，引出了结构动力修改中的灵敏度分析技术。目前较为常见的是基于摄动的灵敏度分析。
1、基频代表结构整体的刚度
2、振型可以知道结构的变形趋势
3、低频响应中，高阶模态的影响较小
4、模态分析是根据结构的固有频率、阻尼与振型，来描述结构的过程。
模态分析技术从20世纪60年代后期发展至今已趋成熟，它和有限元分析技术一起成为结构动力学的两大支柱模态分析作为一种“逆问题”分析方法，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。
1.什么是模态分析？
模态分析的经典定义：将线性定常系统振动微分方程组中的物理坐标变换为模态坐标，使方程组解耦，成为一组以模态坐标及模态参数描述的独立方程，以便求出系统的模态参数。坐标变换的变换矩阵为模态矩阵，其每列为模态振型。
2.模态分析有什么用处？
模态分析的最终目标在是识别出系统的模态参数，为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。
模态分析技术的应用可归结为一下几个方面：
1) 评价现有结构系统的动态特性；
2) 在新产品设计中进行结构动态特性的预估和优化设计；
3) 诊断及预报结构系统的故障；
4) 控制结构的辐射噪声；
5) 识别结构系统的载荷。
3.模态试验时如何选择最佳悬挂点？
模态试验时，一般希望将悬挂点选择在振幅较小的位置，最佳悬挂点应该是某阶振型的节点。
4.模态试验时如何选择最佳激励点？
最佳激励点视待测试的振型而定，若单阶，则应选择最大振幅点，若多阶，则激励点处各阶的振幅都不小于某一值。如果是需要许多能量才能激励的结构，可以考虑多选择几个激励点。
5.模态试验时如何选择最佳测试点？
模态试验时测试点所得到的信息要求有尽可能高的信噪比，因此测试点不应该靠近节点。在最佳测试点位置其ADDOF(Average Driving DOF Displacement)值应该较大，一般可用EI(Effective Independance)法确定最佳测试点。
6. 模态参数有那些？
模态参数有：模态频率、模态质量、模态向量、模态刚度和模态阻尼等。
7. 什么是主模态、主空间、主坐标？
无阻尼系统的各阶模态称为主模态，各阶模态向量所张成的空间称为主空间，其相应的模态坐标称为主坐标。
8. 什么是模态截断？
理想的情况下我们希望得到一个结构的完整的模态集，实际应用中这即不可能也不必要。实际上并非所有的模态对响应的贡献都是相同的。对低频响应来说，高阶模态的影响较小。对实际结构而言，我们感兴趣的往往是它的前几阶或十几阶模态，更高的模态常常被舍弃。这样尽管会造成一点误差，但频响函数的矩阵阶数会大大减小，使工作量大为减小。这种处理方法称为模态截断。
9. 什么是实模态和复模态？
按照模态参数（主要指模态频率及模态向量）是实数还是复数，模态可以分为实模态和复模态。对于无阻尼或比例阻尼振动系统，其各点的振动相位差为零或180度，其模态系数是实数，此时为实模态；对于非比例阻尼振动系统，各点除了振幅不同外相位差也不一定为零或180度，这样模态系数就是复数，即形成复模态。
10. 模态分析和有限元分析怎么结合使用？
1）利用有限元分析模型确定模态试验的测量点、激励点、支持点（悬挂点），参照计算振型队测试模态参数进行辩识命名，尤其是对于复杂结构很重要。
2）利用试验结果对有限元分析模型进行修改，以达到行业标准或国家标准要求。
3）利用有限元模型对试验条件所产生的误差进行仿真分析，如边界条件模拟、附加质量、附加刚度所带来的误差及其消除。
4）两套模型频谱一致性和振型相关性分析。
5）利用有限元模型仿真分析解决实验中出现的问题！
11.用试验模态分析的结果怎么修正有限元分析的结果？
1）结构设计参数的修正，可用优化方法进行。
2）子结构校正因子修正。
3）结构矩阵元素修正，包括非零元素和全元素修正两种。
4）刚度矩阵和质量矩阵同时修正
模态的定义,模态振型和特征矢量关系
这个问题很难得，是个很好的问题，看似简单，实际是搞机构和振动里面最基础，最重要的问题了，越是这样的问题越是要高手才能解释的清楚，我也一直不能理解模态（说白了）是什么意思，一直简单得把他理解为几个参数，固有频率，振型等。我问了一些人我不知道他们是显这个问题简单还是说不清一般都是劝我自己去找本书看看，当然我觉得这两方面都有，有人会像我一样的简单理解，但是有人却是的确觉得不好说清。可以这样说，这个问题太简单又太难了，所以很难有人回答，我也希望。凡是路过的高手就你的理解对模态或多或少地说两句，有助于大家一起讨论，把概念弄清楚！
一个系统的自由度就是模态的阶数吗？
（一般理论上可以研究的都是看作集中（离散）质量的有限自由度的问题，而实际问题往往是连续质量的无限自由度问题，所以研究实际系统，一般只研究它的一些重要的阶次，一般为低阶，也有先把频响画出来，找到振幅最高处的办法。连续系统一般只求低几阶级可近似为离散系统）
有了阶数就要想办法求得对应的固有频率。
这个通常由数学模型的特征多项式和极点求得。当然教材里一般都是先有多项是在解方程的过程中令某一项为固有频率的平方。实际上特征方程里即可解的固有频率。
有了固有频率要求出对应的特征向量，这是一块的，从特征值到特征向量。当然根据特征值的情况，会分为多种情况，比如某一特征值为多重根，我的线性代数都忘得差不多了，请所有的老朋友，新朋友不要嫌简单将解的情况说明一下！这个解得的特征向量组成的矩阵就是模态振型。
求模态振型做什莫？
求模态振型是为了得到模态质量和模态刚度，将质量阵和刚度阵变换成对角阵（这是为了把多自由度变成单自由度，即进行解藕。[注意：这里的变换思路，先把无限多自由度变为有限多，在把有限多变为单自由度。但这两种变换却优质的区别，前面是通过一些算法近似，后面则是通过线性变换，更改了主坐标（坐标变换）]）。遗憾的是阻尼矩阵不能在这一变换中化为对角阵。
一．模态分析
对动态物体进行模态分析可以简单的理解为,求其各阶振型及对应的自振频率。
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。这个分析过程如果是由有限元计算的方法取得的，则称为计算模记分析；如果通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数，称为试验模态分析。通常，模态分析都是指试验模态分析。振动模态是弹性结构的固有的、整体的特性。如果通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性，就可能预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际振动响应。因此，模态分析是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。
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。首先，将结构物在静止状态下进行人为激振，通过测量激振力与胯动响应并进行双通道快速傅里叶变换（FFT）分析，得到任意两点之间的机械导纳函数（传递函数）。用模态分析理论通过对试验导纳函数的曲线拟合，识别出结构物的模态参数，从而建立起结构物的模态模型。根据模态叠加原理，在已知各种载荷时间历程的情况下，就可以预言结构物的实际振动的响应历程或响应谱。
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。在各种各样的模态分析方法中，大致均可分为四个基本过程：
1）动态数据的采集及频响函数或脉冲响应函数分析
1）激励方法。
试验模态分析是人为地对结构物施加一定动态激励，采集各点的振动响应信号及激振力信号，根据力及响应信号，用各种参数识别方法获取模态参数。激励方法不同，相应识别方法也不同。目前主要由单输入单输出（SISO）、单输入多输出（SIMO）多输入多输出（MIMO）三种方法。以输入力的信号特征还可分为正弦慢扫描、正弦快扫描、稳态随机（包括白噪声、宽带噪声或伪随机）、瞬态激励（包括随机脉冲激励）等。
2）数据采集。
SISO方法要求同时高速采集输入与输出两个点的信号，用不断移动激励点位置或响应点位置的办法取得振形数据。SIMO及MIMO的方法则要求大量通道数据的高速并行采集，因此要求大量的振动测量传感器或激振器，试验成本较高。
3）时域或频域信号处理。
例如谱分析、传递函数估计、脉冲响应测量以及滤波、相关分析等。
2）建立结构数学模型
根据已知条件，建立一种描述结构状态及特性的模型，作为计算及识别参数依据。目前一般假定系统为线性的。由于采用的识别方法不同，也分为频域建模和时域建模。根据阻尼特性及频率耦合程度分为实模态或复模态模型等。
3）参数识别
按识别域的不同可分为频域法、时域法和混合域法，后者是指在时域识别复特征值，再回到频域中识别振型，激励方式不同（SISO、SIMO、MIMO），相应的参数识别方法也不尽相同。并非越复杂的方法识别的结果越可靠。 对于目前能够进行的大多数不是十分复杂的结构，只要取得了可靠的频响数据，即使用较简单的识别方法也可能获得良好的模态参数；反之，即使用最复杂的数学模型、最高级的拟合方法，如果频响测量数据不可靠，则识别的结果一定不会理想。
4）振形动画
参数识别的结果得到了结构的模态参数模型，即一组固有频率、模态阻尼以及相应各阶模态的振形。由于结构复杂，由许多自由度组成的振形也相当复杂，必须采用动画的方法，将放大了的振形叠加到原始的几何形状上。
以上四个步骤是模态试验及分析的主要过程。而支持这个过程的除了激振拾振装置、双通道FFT分析仪、台式或便携式计算机等硬件外，还要有一个完善的模态分析软件包。通用的模态分析软件包必须适合各种结构物的几何物征，设置多种坐标系，划分多个子结构，具有多种拟合方法，并能将结构的模态振动在屏幕上三维实时动画显示。
2.结构动力修改与灵敏度分析
结构动力修改（Structure Dynamic Modify——SDM）有两个含义：①如果机器作了某种设计上的修改，它的动力学特性将会有何种变化？这个问题被称为SDM的正问题。②如果要求结构动力学参数作某种改变，应该对设计作何种修改？这是SDM的反问题。
上述两个问题，如果局限在有限元计算模型内解决，其正问题是比较简单的，即只要改变参数重新计算一次就可以。其反问题就是特征值的反问题，由于结构的复杂性和数学处理的难度较大，目前在理论上还不完善。只有涉及雅可比矩阵的问题得到了比较完善的解决，相应的力学模型是弹簧质量单向串联系统或杆件经过有限元或差分法离散的系统。此外，特征值反问题的解决要求未修改系统计算的特征值及特征向量是精确的。因此，现在通常所指的SDM是指在试验模态分析基础上的。
不论是结构动力修改的正问题还是反问题，都要涉及针对结构进行修改。为了避免修改的盲目性，人们自然要问，如何修改才是最见成效的？换而言之，对一个机械系统，是进行质量修改，还是进行刚度修改？质量或刚度修改时，在机械结构上何处修改才是最灵敏部位，使得以较少的修改量得到较大的收获？由此，引出了结构动力修改中的灵敏度分析技术。目前较为常见的是基于摄动的灵敏度分析。
模态分析技术从20世纪60年代后期发展至今已趋成熟，它和有限元分析技术一起成为结构动力学的两大支柱.模态分析作为一种“逆问题”分析方法，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。
1.什么是模态分析？
模态分析的经典定义：将线性定常系统振动微分方程组中的物理坐标变换为模态坐标，使方程组解耦，成为一组以模态坐标及模态参数描述的独立方程，以便求出系统的模态参数。坐标变换的变换矩阵为模态矩阵，其每列为模态振型。
2.模态分析有什么用处？
模态分析所的最终目标在是识别出系统的模态参数，为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。
模态分析技术的应用可归结为一下几个方面：
1) 评价现有结构系统的动态特性；
2) 在新产品设计中进行结构动态特性的预估和优化设计；
3) 诊断及预报结构系统的故障；
4) 控制结构的辐射噪声；
模态是振动系统的一种固有振动特性，模态一般包含频率、振型、阻尼...。
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。这个分析过程如果是由有限元计算的方法取得的，则称为计算 模记分析；如果通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数，称为试验模态分析。通常，模态分析都是指试验模态分析。振动模态是弹性结构 的固有的、整体的特性。如果通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性，就可能预言结构在此频段内在外部或内部各种振 源作用下实际振动响应。因此，模态分析是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。
请问模态分析的目的是什么呢?
我是正在做毕业设计的学生,我知道模态分析就是分析器件的谐振频率.可是模拟这些谐振的目的是什么呢?是要避开这些谐振吗?例如在dmd当中
比如分析一个飞机翅膀，分析出他的频率要干什么呢？我还是不明白
答：
任何物体都有自身的固有频率，也称特征频率，用系统方程描述后就是矩阵的特征值。
很多工程问题都要涉及系统特征频率问题。
一个目的是防止共振、自激振荡之类的事故发生。
历史上有名的事件就是，步兵按统一步伐过大桥，结果把大桥震塌了。
飞机飞行时更要注意频率问题了，避免与气流共振，风洞试验就是测试这种力学结构问题的
二．固有频率
我们就以自由-自由状态为例,从数学上来讲,模型有多少个自由度就会有多少个频率(或特征根)，但在震动分析中起主要作用的是你所关心的主自由度上的前几阶频率.
多自由度系统的固有频率是指所有频率.因此,就不能理解为那一个了
从理论上说，任何一个结构都有无穷阶固有频率，把这些频率从小到大排列，按次序即为一阶、二阶.... 频率。
用有限元计算时可以设置需要计算的频率个数或求解指定范围内的所有频率，至于计算多少阶频率才够，要看你关心的频率范围是多少。比如，航天工程中，一般关心的外部荷载的频率范围是 10～2000 Hz，则可以计算结构在 4000 Hz 以下的所有频率。
这里的1、2、3阶并不具有严格的数学意义，可以理解为a、b、c
补充一下：
第一阶最重要：基频。
连续体具有无穷多自由度，有无穷多解固有频率。
若用振型叠加法作振动分析。 选择的频率用高于两倍以上。
振动中所讲的固有频率实际就是我们在解矩阵方程中的阶数,有限元实际是把结构分成有限个单元,有限元的求解就是这些单元矩阵的求解.
有几个自由度就有几个固有频率
个人理解：对于一个简谐周期震动其只有一个固有频率，而对于一些周期的非简谐震动：比如周期为T的矩形波可以分解为以T，2T，3T……为周期的简谐周期震动，T，2T，3T……即为一阶，二阶……固有频率。个人对于震动的一点理解不知对否？仅供参考，可以看一下震动测试技术或者模态分析方面的书，那上面比较详细！
大家来讨论下, 在模态分析下: 固有频率振型有一阶至五阶或更多! 有谁知零件的固有频率具体是哪一个? 许多论文也没具体说明, 都是笼统说提高频率以避免共振!
物体的频率是很多的，不是哪一个，是个谱，物体的固有频率普是离散的，如果我们已经知道了激励频率的话，那我们所关心的就是那个离激励频率相近的固有频率，所以我们所要列出来的就是些激励频率附近的固有频率阶数，这样我们才能知道是否有和激励频率相近的固有频率，如果有的话我们应该采取措施使其提高固有频率避免共振。有限元分析出来的，是谱，分解了的。不是一个，我们关心的是激励频率附近的那些。
计算出零件的固有频率，我们可以计算出一阶或者更高，看你需要哪一个了，我原来用传递矩阵法计算过一个主轴的固有频率，看你需要那一个，也就是看那个和你的激振频率最接近，太接近了就要改变激振频率，避免产生共振
固有频率是一个机械系统本身的特性，是由系统的质量，形状，还有刚度决定的，这个清楚了５楼就不会再问那个问题了，因为你要降低固有频率就意味着你要改变系统的刚度和形状包括质量．．．
在工程问题中一般是控制外界的激励频率来减少共振，而不是轻易的考虑降低或者提高系统本身的固有频率来减少共振．
比如你造桥，我们只会看到提示开上桥的车要限速，而你没有见过有工程师被提示他要根据开过桥的车速来重新造个桥的吧．．．
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