JPH0882571A - Vibration measuring apparatus - Google Patents

Vibration measuring apparatus

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Publication number
JPH0882571A
JPH0882571A JP6219240A JP21924094A JPH0882571A JP H0882571 A JPH0882571 A JP H0882571A JP 6219240 A JP6219240 A JP 6219240A JP 21924094 A JP21924094 A JP 21924094A JP H0882571 A JPH0882571 A JP H0882571A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vibration
fem
analysis
mode shape
countermeasure
Prior art date
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Pending
Application number
JP6219240A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shohei Kumano
昌平 熊野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
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Publication of JPH0882571A publication Critical patent/JPH0882571A/en
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PURPOSE: To enhance estimate accuracy by comparaing a mode shape coefficient extracted by excitation experiment with a finite-element method(FEM) analytical value to perform interpolation correction so as to minimize the difference between them. CONSTITUTION: In an excitation experiment part 1A, an objective structure (e.g. a car engine assembly consisting of an engine block 10a and an oil pan block 10) 10 is excited by an excitation means 6. The data related to the connection point in the imaginary connection region of the region where sensitivity is desired to be analyzed and other internal region of the structure 10 is regarded as a real value with respect to the mode shape coefficient in the vibration characteristics extracted by the analysis due to a modal analyzing means 1. Further, the difference between the data of the internal region excepting the connection point and the mode shape coefficient in the vibration characteristics obtained by an FEM analyzing means 2 is calculated. The mode shape coefficient at a time when the difference becomes min. is set to a correct mode shape coefficient to be inputted to a sensitivity analyzing means 5 by a mode shape coefficient interpolation and correction means 35.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本願発明は、例えば機械的構造物
の一部分(対策構成部分)の形状や構造、質量、剛性、バ
ネ定数等の機械的特性を変更しようとする場合におい
て、変更後の構造物(全体)の振動特性を正確かつ効率的
に予測することのできる振動測定システムに関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is applicable to the case where the mechanical characteristics such as the shape and structure of a part of a mechanical structure (countermeasure constituent part), mass, rigidity, spring constant, etc. are changed. The present invention relates to a vibration measurement system capable of accurately and efficiently predicting vibration characteristics of a structure (whole structure).

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば何らかの新しい機械的構造物を製
作する場合、その構造物が静的荷重に対して十分に安全
であるか否かを検討することは勿論のこと、動的荷重に
対する動的応答性についても十分に検討する必要があ
る。
2. Description of the Related Art For example, when manufacturing some new mechanical structure, it is of course necessary to consider whether or not the structure is sufficiently safe against a static load, and of course, a dynamic load against a dynamic load. Responsiveness also needs to be carefully examined.

【0003】一般に上記のような機械的構造物(以下、
単に構造物という)に動的荷重が作用すると、それに対
する動的応答としての機械的な振動が生じる。このよう
な振動は、多くの場合、当然のことながら一定の許容レ
ベル以下に抑えることが必要である。そのため新しい構
造物を製作する場合には、その構造物の振動特性を検討
し、上記振動が一定の許容レベルを越えるような場合に
は、当該構造物の問題となる一部分(対策構成部分)に形
状、構造、質量、剛性、バネ定数等の変更を加えて当該
振動が許容レベル以内におさまるように改良する、いわ
ゆる動特性開発を行なうことが必要である。
Generally, the mechanical structure as described above (hereinafter,
When a dynamic load is applied to a structure (simply referred to as a structure), mechanical vibration occurs as a dynamic response to the dynamic load. In many cases, such a vibration naturally needs to be suppressed below a certain allowable level. Therefore, when manufacturing a new structure, consider the vibration characteristics of the structure, and if the above vibration exceeds a certain allowable level, consider that part of the structure that causes the problem (countermeasure component part). It is necessary to perform so-called dynamic characteristic development to improve the vibration so that the vibration falls within an allowable level by changing the shape, structure, mass, rigidity, spring constant and the like.

【0004】そして、この動特性開発に際しては、当該
構造物の上記対策構成部分の形状、構造等を変更する場
合、該変更前後の構造物の振動がどの様な特性のものに
なるかを正確に調べる必要があり、この変更後の構造物
の振動を調べる方法として、従来例えばモーダル解析を
用いる方法やFEM(Finite Element Method;有限
要素法)を用いる方法、また、それらの方法を発展させ
た感度解析法やBBA法(Building Block Approac
h;部分構造合成法)等が採用されていた。
In the development of this dynamic characteristic, when changing the shape, structure, etc. of the above-mentioned countermeasure constituent portion of the structure, what kind of characteristics the vibration of the structure before and after the change has is accurately determined. As a method for investigating the vibration of the structure after the change, for example, a method using modal analysis, a method using FEM (Finite Element Method; finite element method), and those methods have been developed. Sensitivity analysis method and BBA method (Building Block Approac
h; partial structure synthesis method) was adopted.

【0005】ところで、上記モーダル解析を用いる方法
は、構造物の改善により構造物組立体全体の動特性が
どの程度改善されるかを実験により構造物改善案の試作
をしてみないとわからない、およびその試作に時間と
コストがかかるという欠点を有している。
By the way, in the method using the modal analysis, it is not possible to know how much the dynamic characteristics of the entire structure assembly can be improved by the improvement of the structure without making a trial of the structure improvement plan. Also, it has a drawback that it takes time and cost to manufacture the prototype.

【0006】また上記FEMを用いる方法は、実際に改
善した新な構造物を作る必要がないという利点を有して
いるが、反面構造物組立体の結合部の特性が良くわか
らず従って適切な結合部特性を設定することが困難であ
る、対象となる構造物が大きくなるとモデル化工数が
増大し、計算時間が長くなるとともにモデル化、計算等
でミスを生じやすくなり、しかもその発見が困難である
等の問題を有している。
The method using the FEM also has the advantage that it is not necessary to make a new structure that is actually improved, but on the other hand, the characteristics of the joint portion of the structure assembly are not well understood, and therefore, it is suitable. It is difficult to set the characteristics of the joint, the modeling man-hour increases as the target structure becomes large, the calculation time becomes long, and mistakes are likely to occur during modeling and calculation, and it is difficult to find it. There are problems such as

【0007】一方、感度解析法は、対策構成部分の一部
に質量やバネを付加した時の動特性を手軽に評価するに
は適しているが、構造物自体の構成を変更した時には正
確な評価ができない。
On the other hand, the sensitivity analysis method is suitable for easily evaluating the dynamic characteristics when a mass or a spring is added to a part of countermeasure components, but it is accurate when the structure of the structure itself is changed. Cannot be evaluated.

【0008】またBBAを用いる動特性開発方法は、
(a)モーダル解析を用いる場合の如く変更後の対策構成
部分を実際に製作する必要がない、(b)変更を加える対
策構成部分以外については既に製作されている実物を用
いるのでFEMモデルを作成する必要がない、(c)計算
時間の短縮が図れるという利点を有する。
A dynamic characteristic development method using BBA is as follows.
(a) It is not necessary to actually manufacture the modified countermeasure components as in the case of using modal analysis, (b) The FEM model is created because the already manufactured actual components are used except for the modified countermeasure components. (C) It has an advantage that the calculation time can be shortened.

【0009】しかしながら、このBBAを用いる方法に
おいても、以下の様な問題が存在する。
However, the method using BBA has the following problems.

【0010】先ず、BBAにより計算する場合には結合
部特性(剛性)を一定のものとして予じめ設定する必要が
あるが、その結合部特性を正確に把握することが困難で
あり、そのため例えばトライアンドエラー等の方法で修
正するが、そうすること自体極めて面倒であると共に、
そのようにしても必ずしも正しい結合部特性を設定する
ことはできず、その結果予測の誤差が大きくなる。
First, when calculating with BBA, it is necessary to preset the joint characteristic (rigidity) to be constant, but it is difficult to accurately grasp the joint characteristic. Therefore, for example, It is corrected by trial and error, but it is extremely troublesome to do so, and
Even if it does so, it is not always possible to set the correct joint characteristic, and as a result, the prediction error becomes large.

【0011】また、BBAにより計算する場合には弾性
モードの動特性(モーダルパラメータ)と剛体モードの動
特性(モーダルパラメータ)とを求める必要があるが、加
振実験をしてモーダル解析により求め得るのは弾性モー
ドのモーダルパラメータのみであり、従って実際に計算
する場合には、加振実験により求めた各コンポーネント
のモーダルパラメータに関しては剛体モードを無視して
計算するか、もしくは主要な部材のみについて別途剛体
モードのモーダルパラメータを求める試験を行ない、そ
れによって得られた剛体モードのモーダルパラメータを
使用することになる。ところが、この様に剛体モードの
モーダルパラメータを無視すると予測誤差が非常に大き
くなると共に剛体モードのモーダルパラメータを求める
実験は困難かつ長時間を要することになる。
Further, when calculating by BBA, it is necessary to obtain the dynamic characteristic (modal parameter) of the elastic mode and the dynamic characteristic (modal parameter) of the rigid body mode, but it can be obtained by a modal analysis by conducting a vibration experiment. Is the modal parameter of the elastic mode only.Therefore, in the actual calculation, the modal parameter of each component obtained by the vibration experiment should be calculated by ignoring the rigid body mode, or separately for the main members. The test for obtaining the modal parameters of the rigid body mode will be conducted, and the modal parameters of the rigid body mode obtained thereby will be used. However, when the modal parameters of the rigid body mode are ignored in this way, the prediction error becomes very large, and the experiment for obtaining the modal parameters of the rigid body mode is difficult and takes a long time.

【0012】また、特に上記構造物が自動車用パワーユ
ニットであって、その対策構成部分がエンジンのシリン
ダブロック部である場合のように対策構成部分が組立体
の中心部分であるようなときには、当該対策構成部分を
除くコンポーネント部分の加振実験を行なう際にどうし
ても残りの部分が多数のコンポーネントに別れてしま
う。従って同多数のコンポーネントについて各々加振実
験を行なう必要があり、時間と手間がかかる欠点があ
る。
Further, particularly when the above-mentioned structure is a power unit for an automobile and the countermeasure component is the cylinder block portion of the engine, and the countermeasure component is the central portion of the assembly, the countermeasure can be taken. When conducting the vibration experiment of the component part except the component part, the remaining part is inevitably divided into many components. Therefore, it is necessary to perform the vibration experiment for each of the same number of components, which is disadvantageous in that it takes time and labor.

【0013】また、例えば当該対策構造部分が車両のサ
イドシル等の如く他の部分と容易に切り離すことができ
ない場合にはその対策構造部分を除いた他のコンポーネ
ント部分の加振実験を行なうこと自体が困難となり、従
ってBBAによる振動測定システムを用いることが難し
い場合も生じる。
Further, for example, when the countermeasure structure portion cannot be easily separated from other portions such as a side sill of a vehicle, it is itself necessary to conduct a vibration test of other component portions excluding the countermeasure structure portion. In some cases, it is difficult to use the vibration measurement system based on BBA.

【0014】さらに、上記の如く多数のコンポーネント
について加振実験を行なうと、それらの実験誤差が累積
して結局予測精度が大きく低下するおそれがある。該実
験誤差による予測精度のズレ率は、特にモードシェイプ
係数の場合に著しい(後述)。
Furthermore, when a vibration experiment is performed on a large number of components as described above, the experimental errors may be accumulated and eventually the prediction accuracy may be greatly reduced. The deviation rate of the prediction accuracy due to the experimental error is remarkable especially in the case of the mode shape coefficient (described later).

【0015】そこで、このような問題を解決するための
手段として、構造物の対策構成部分の形状等を変更する
場合において、その変更後の構造物の振動特性を求める
振動試験システムにおいて、形状等変更前の構造物全体
について加振実験を行ない、該加振実験の結果得られた
実測データにモーダル解析を施して上記形状等変更前の
構造物全体の振動特性を演算するモーダル解析手段と、
形状等変更前後の上記対策構成部分のFEMモデルを作
成し、該作成された両FEMモデルの振動特性を演算す
るFEM解析手段と、上記形状等変更前と機械的特性変
更後の各対策構成部分のFEMモデル間の振動特性の差
である振動特性変化分を演算し、この振動特性変化分を
上記FEM解析手段によって演算された形状等変更前の
構造物の振動特性に加算して形状等変更後の構造物の振
動特性を演算する振動特性演算手段とを設けたものが提
案されている(例えば特開平2−120636号公報参
照)。
Therefore, as a means for solving such a problem, in the case where the shape of the countermeasure component of the structure is changed, the shape and the like in the vibration test system for obtaining the vibration characteristics of the structure after the change. A modal analysis means for performing a vibration experiment on the entire structure before the change and performing a modal analysis on the actual measurement data obtained as a result of the vibration experiment to calculate the vibration characteristics of the entire structure before the change such as the shape,
FEM analysis means for creating FEM models of the countermeasure component parts before and after changing the shape etc. and calculating the vibration characteristics of both created FEM models, and each countermeasure component part before changing the shape etc. and after changing the mechanical property The change in the vibration characteristic, which is the difference in the vibration characteristics between the FEM models, is calculated, and the change in the vibration characteristic is added to the vibration characteristic of the structure before the change in the shape calculated by the FEM analysis means to change the shape and the like. There has been proposed a structure provided with a vibration characteristic calculation means for calculating the vibration characteristic of the structure later (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-120636).

【0016】先ず上記モーダル解析手段によって求める
形状等変更前の構造物全体の動特性とは、例えばモーダ
ルパラメータ、即ちφo(モードシェープ係数)、mo(モー
ダルマス係数)およびko(モーダルスティフネス係数)で
ある。
First, the dynamic characteristics of the entire structure before changing the shape etc. obtained by the modal analysis means are, for example, modal parameters, that is, φo (mode shape coefficient), mo (modal mass coefficient) and ko (modal stiffness coefficient). is there.

【0017】次に上記FEM解析手段によって求められ
る機械的特性変更前後の対策構成部分の動特性とは、例
えば変更前の対策構成部分にあっては[M](物理質量行
列)および[K](物理剛性行列)であり、機械的特性変更
後の対策構成部分にあっては[M′](物理質量行列)およ
び[K′](物理剛性行列)である。
Next, the dynamic characteristics of the countermeasure component before and after the mechanical characteristic change obtained by the FEM analysis means are, for example, [M] (physical mass matrix) and [K] in the countermeasure component before change. (Physical stiffness matrix), and in the countermeasure component after the mechanical property change, it is [M '] (physical mass matrix) and [K'] (physical stiffness matrix).

【0018】上記振動特性演算手段は、本発明者らが新
しく開発してE−BBA(Extracting & Building
Block Approach)と名付けた計算理論に基づいて計
算を実行する手段であり、該計算理論E−BBAは上記
部分構造合成法BBAを発展させたものであって例えば
次の式を基本式とするものである。
The above-mentioned vibration characteristic calculation means has been newly developed by the present inventors, and is an E-BBA (Extracting & Building).
BLOCK APPROACH) is a means for executing calculation based on a calculation theory, and the calculation theory E-BBA is a development of the partial structure synthesis method BBA, and has, for example, the following formula as a basic formula. Is.

【0019】[0019]

【数1】 [Equation 1]

【0020】上記E−BBAの基本式に基づけば、形状
等変更後の構造物の動特性、例えばモーダルパラメー
タ、即ちφ′(モードシェープ係数)、m′(モーダルマス
係数)およびk′(モーダルスティフネス係数)が求めら
れ、かつそれらから固有振動数や伝達関数を求めること
によって振動評価を行なうことができるようになる。
Based on the basic equation of E-BBA, the dynamic characteristics of the structure after changing the shape, for example, modal parameters, ie, φ '(mode shape coefficient), m' (modal mass coefficient) and k '(modal modal). Stiffness coefficient) is obtained, and vibration evaluation can be performed by obtaining the natural frequency and transfer function from them.

【0021】このE−BBAを用いた方法は、上記BB
Aを用いた方法と同様に、少なくとも形状等変更後の対
策構成部分についてはFEM解析手段によりFEM解析
を行なうので該形状等変更後の対策構成部分を実際に作
成する必要がなく、またFEM解析は形状等変更前後の
対策構成部分についてのみ行なうので各コンポーネント
毎に多数のFEMモデル化を行なう必要もなく、従って
BBA本来の長所をそのまま引継ぐことができる。
The method using this E-BBA is the same as the above BB.
Similar to the method using A, at least the countermeasure components after changing the shape etc. are subjected to FEM analysis by the FEM analysis means, so that it is not necessary to actually create the countermeasure components after changing the shape etc. Does not need to make a large number of FEM modeling for each component because it is performed only for the countermeasure components before and after changing the shape, etc. Therefore, the original advantage of BBA can be taken over as it is.

【0022】また、加振実験は対策構成部分の形状等変
更前の構造物全体について1回のみで良く、これは既に
述べたように対策構成部分を除いた形状等変更前の構造
物全体を所定数のコンポーネントに区分し、各コンポー
ネントに対して加振実験を行なう上記BBAを用いた方
法においては、その対策構成部分が例えば中央に位置す
るものである場合、残りの部分が必然的に相当に多数の
コンポーネントに別れてしまい、その結果加振実験も多
数回行なわなければならないことが多いのに比較し、試
験工程数の減少という意味で極めて大きな利点というこ
とができる。また、そのように試験工程数が少ないとい
うことにより、時間、コストの減少および誤差の累積解
消をも図ることができる。
Further, the vibration test may be carried out only once for the entire structure before changing the shape and the like of the countermeasure component, and as described above, this applies to the entire structure before changing the shape and the like excluding the countermeasure component. In the method using BBA described above, in which a predetermined number of components are divided and a vibration experiment is performed on each component, when the countermeasure constituent part is located in the center, for example, the remaining part is necessarily equivalent. Since it is often divided into a large number of components, and as a result, it is often the case that a vibration test must be performed a large number of times, this is an extremely significant advantage in the sense that the number of test steps is reduced. Further, since the number of test steps is small as described above, it is possible to reduce time and cost and eliminate errors accumulated.

【0023】また、加振実験は形状等変更前の構造物全
体に対して少なくとも1回行なうだけであるので、例え
ば構造部が自動車の車体ボディであるような場合におい
て、かつ、その対策構成部分がサイドシル部分である場
合の如く、容易に分離し得ないものである場合において
も本方法は容易に適用することができ、この点も上記B
BAを用いる方法に比して大きな利点である。
Further, since the vibration test is performed at least once for the entire structure before changing the shape and the like, for example, in the case where the structural part is the body of the automobile, and the countermeasure constituent part thereof. The present method can be easily applied to the case where it cannot be easily separated as in the case of the side sill portion.
This is a great advantage over the method using BA.

【0024】また、BBAを用いる方法では剛体モード
を無視すると大きな誤差が生じるのでそれを無視するこ
とはできないが、該E−BBAを用いる方法では剛体モ
ードを無視しても誤差は小さく、実用上は剛体モードを
無視することができる場合が多い。特に、形状等変更前
後の質量差つまり質量変化分が最初の構造物全体の10
%以下であれば剛体モードを無視しても誤差は0.7%〜
0.8%以下(理論計算で確認済)であり、殆んど問題は生
じない。
Further, in the method using BBA, if the rigid body mode is ignored, a large error occurs. Therefore, it cannot be ignored. However, in the method using E-BBA, the error is small even if the rigid body mode is ignored. Can often ignore rigid body modes. In particular, the difference in mass before and after changing the shape etc.
If it is less than%, the error is 0.7% even if the rigid body mode is ignored.
It is 0.8% or less (confirmed by theoretical calculation), and there is almost no problem.

【0025】さらに、上記E−BBAを用いる方法にお
いては、BBAを用いる方法において顕著であった結合
部特性を正確に把握することが困難という問題をも解決
することができる。即ち、E−BBAを用いる方法にお
いては最初に構造物全体の動特性を求めるので、結局各
結合部の特性は全てその構造物全体の動特性の中に含ま
れている。そして、対策構成部分の形状等を変更する場
合、通常は結合部分まで変更することは殆んどないの
で、その様に結合部分は変更されないということを前提
とすれば、対策構成部分を結合部を含まない状態で設定
し、従ってFEMモデルも結合部を含まないものとし、
そうすると該モデルの変更前後の物理剛性行列も結合部
特性を含まないものとすることができ、よってE−BB
Aを用いる振動特性演算システムによれば結合部特性を
把握することなく変更後の組立体の動特性を予測するこ
とができる。
Further, in the above-mentioned method using E-BBA, it is possible to solve the problem that it is difficult to accurately grasp the characteristic of the joint portion, which is remarkable in the method using BBA. That is, in the method using E-BBA, since the dynamic characteristics of the entire structure are first obtained, the characteristics of each joint are eventually included in the dynamic characteristics of the entire structure. When the shape of the countermeasure component is changed, it is rare that the joining portion is changed. Therefore, assuming that the joining portion is not changed, the countermeasure component is not changed. , So that the FEM model also does not include a joint,
Then, the physical stiffness matrix before and after the change of the model can also be made to not include the characteristic of the joint portion, and thus E-BB
According to the vibration characteristic calculation system using A, the dynamic characteristics of the changed assembly can be predicted without grasping the characteristics of the joint portion.

【0026】勿論結合部が変化する場合には、結合部を
含んだ状態でFEMモデルを作り、上記形状等変更前後
の各FEM解析値である物理剛性行列[K],[K′]間の
変化分[ΔK]を、変更される対策構成部分の内部剛性の
変化と結合部剛性の変化の双方を含ませて計算すること
により、その結合部の変化を適正に考慮した結果を得る
ことができる。
Of course, when the joint portion changes, an FEM model is made in the state that the joint portion is included, and between the physical stiffness matrices [K] and [K '] which are the FEM analysis values before and after the above-mentioned shape change and the like. By calculating the change [ΔK] by including both the change in the internal rigidity of the countermeasure component to be changed and the change in the joint rigidity, it is possible to obtain a result in which the change in the joint is properly considered. it can.

【0027】[0027]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、上記E
−BBA法による振動測定システムは、形状、構造等変
更後の振動特性を予測するのに、必要最低限の工数で済
み、かつ感度解析法およびBBA法による振動測定シス
テムにくらべて精度が良いという特徴があるが、他方加
振実験自体に実験誤差があると、必ずしも正確な予測が
できない場合がある。この点は、やはり上記従来の感度
解析法を採用した振動測定システムおよびBBA法によ
る振動測定システムと全く同様である(勿論累積誤差は
少ないが)。
As described above, the above E
-The vibration measurement system using the BBA method requires the minimum number of man-hours to predict the vibration characteristics after changing the shape and structure, and is more accurate than the vibration measurement system using the sensitivity analysis method and the BBA method. Although there is a feature, on the other hand, if there is an experimental error in the vibration experiment itself, accurate prediction may not always be possible. This point is exactly the same as the vibration measuring system adopting the conventional sensitivity analysis method and the vibration measuring system using the BBA method (although the accumulated error is small, of course).

【0028】この感度解析、BBA,E−BBAシステ
ム共に共通に生じる実験誤差には、例えば固有振動数に
ついての実験誤差とモードシェープ係数φoについての
実験誤差とがある(なお加振実験の結果のモーダルマス
にも実験誤差が含まれるが、該モーダルマスは単位(=
1)に設定することにより、その誤差は、モードシェー
プ係数実験誤差に含ませることができる)。
Experimental errors that commonly occur in both the sensitivity analysis and the BBA and E-BBA systems include, for example, an experimental error for the natural frequency and an experimental error for the mode shape coefficient φo (note that the results of the vibration experiment are shown). Experimental error is also included in modal mass, but the modal mass is in units (=
By setting to 1), the error can be included in the mode shape coefficient experimental error).

【0029】これらの内、先ず固有振動数は、例えば加
速度ピックアツプ等の振動計測装置を使用して振動の周
期を計時するものであり、現在の振動計測装置では充分
な精度で計測することが可能である。従って、正確な計
測さえ行えば余り問題はないと言える。
Of these, first of all, the natural frequency is to measure the cycle of vibration using a vibration measuring device such as an acceleration pick-up, and can be measured with sufficient accuracy in the current vibration measuring device. Is. Therefore, it can be said that there is no problem as long as accurate measurement is performed.

【0030】ところが、次にモードシェープ係数φoに
ついては、近接誤差によって大幅な予測誤差を生ずるこ
とがある。その様子を例えば図11、図12および図1
3に示す。図11、図12は、例えば図5に示すような
自動車用パワーユニット10のエンジンブロック側10
aとトランスミッション側ブロック10dとを図14、図
15に示すようなインテグレティッドスティフナ10f
(変更前),10f′(変更後)を介して補強連結した構造物
を両端側を固定した梁部材10,10′としてモデル化
し、その曲げモードのモードシェープ係数φoを測定し
たものであり、実験誤差によるバラツキをズレ率として
代表させると、例えば図9のように正解値227Hzに
対し、220Hzとなって20%のズレ率で30%の予
測誤差ΔAが生じてしまう(1次モードの場合で)。
However, with respect to the mode shape coefficient φo, a large prediction error may occur due to the proximity error. The state is shown in FIG. 11, FIG. 12 and FIG.
3 shows. 11 and 12 show an engine block side 10 of an automobile power unit 10 as shown in FIG. 5, for example.
a and the transmission side block 10d are integrated stiffeners 10f as shown in FIG. 14 and FIG.
(Before change), 10f '(after change), the structure which was reinforced and connected was modeled as beam members 10, 10' with both ends fixed, and the mode shape coefficient φo of the bending mode was measured. If the deviation due to the experimental error is represented as a deviation rate, for example, as shown in FIG. 9, a prediction error ΔA of 30% occurs at a deviation rate of 20% at 220 Hz with respect to the correct value 227 Hz (in the case of the primary mode). so).

【0031】その結果、適切な対策構成部分の機械的特
性の変更ができない問題がある。
As a result, there is a problem that the mechanical characteristics of appropriate countermeasure components cannot be changed.

【0032】本願発明は、以上のような問題点を解決す
るためになされたもので、上述の如く加振実験により抽
出したモードシェイプ係数をFEM解析値と比較して理
論上正しかろうと思われる方法でFEM解析値との差が
最小となるように内挿修正することにより可及的に予測
精度を向上させた振動測定システムを提供することを目
的とするものである。
The present invention has been made to solve the above problems, and it seems that the mode shape coefficient extracted by the vibration experiment as described above is theoretically correct by comparison with the FEM analysis value. It is an object of the present invention to provide a vibration measurement system in which the prediction accuracy is improved as much as possible by performing interpolation correction so that the difference from the FEM analysis value is minimized by the method.

【0033】[0033]

【課題を解決するための手段】本願の第1〜第4の各発
明は、各々上記の問題を解決し、その目的を有効に達成
するために、次のような課題解決手段を備えて構成され
ている。
Each of the first to fourth inventions of the present application comprises the following problem solving means in order to solve the above problems and effectively achieve the object. Has been done.

【0034】すなわち、先ず本願第1の発明は、構造物
の対策構成部分の機械的特性を変更する場合において、
当該機械的特性変更後の構造物全体の振動特性を感度解
析方法によって求める振動測定システムであって、上記
対策構成部分を含む構造物の全体について加振実験を行
ない、該加振実験の結果得られた構造物全体の実測デー
タにモーダル解析を施して当該構造物全体と上記対策構
成部分の感度解析したい領域との各振動特性を各々演算
するモーダル解析手段と、上記構造物の対策構成部分の
感度解析したい領域のFEMモデルを作成し、該作成さ
れたFEMモデルにFEM解析を施してその振動特性を
演算するFEM解析手段と、該FEM解析手段によって
演算された上記FEMモデルの振動特性と上記モーダル
解析手段によって演算された構造物全体および感度解析
領域の各振動特性とを組合せて上記対策構成部分の機械
的特性変更後の構造物全体の振動特性を演算予測する感
度解析手段とを備えてなる振動測定システムにおいて、
上記モーダル解析手段によるモーダル解析によって得ら
れた振動特性の内のモードシェイプ係数について、上記
構造物の上記感度解析したい領域とその他の内部領域と
の仮想結合領域における結合点に関するデータは真値と
見なす一方、当該結合点を除く内部領域のデータは上記
FEM解析手段によって得られた振動特性の内のモード
シェイプ係数との差を求め、その差が最小となった時の
モードシェイプ係数を正しいモードシェイプ係数として
上記感度解析手段に入力するモードシェイプ係数内挿修
正手段を設けて構成されている。
That is, first, in the first invention of the present application, in the case of changing the mechanical characteristics of the countermeasure constituent portion of the structure,
A vibration measurement system that obtains the vibration characteristics of the entire structure after changing the mechanical characteristics by a sensitivity analysis method, and performs a vibration experiment on the entire structure including the above-mentioned countermeasure components, and obtains the results of the vibration experiment. Modal analysis means for performing modal analysis on the measured data of the entire structure and calculating the respective vibration characteristics of the entire structure and the area to be subjected to the sensitivity analysis of the countermeasure component, and the countermeasure component of the structure An FEM model of a region to be subjected to sensitivity analysis is created, and the created FEM model is subjected to FEM analysis to calculate the vibration characteristics thereof, and the vibration characteristics of the FEM model calculated by the FEM analysis means and the above By combining the vibration characteristics of the entire structure and the sensitivity analysis area calculated by the modal analysis means, the structure after the mechanical characteristics of the countermeasure component is changed. In vibration measurement system comprising a sensitivity analyzing means for calculating predicted vibration characteristics of the entire object,
Regarding the mode shape coefficient of the vibration characteristics obtained by the modal analysis by the modal analysis means, the data regarding the connection point in the virtual connection region between the region to be subjected to the sensitivity analysis of the structure and the other internal region is regarded as a true value. On the other hand, for the data of the internal region excluding the connection point, a difference from the mode shape coefficient in the vibration characteristics obtained by the FEM analysis means is obtained, and the mode shape coefficient when the difference becomes the minimum is determined as the correct mode shape. A mode shape coefficient interpolating / correcting means for inputting to the sensitivity analyzing means as a coefficient is provided.

【0035】次に、本願第2の発明は、構造物の対策構
成部分の機械的特性を変更する場合において、当該機械
的特性変更後の構造物全体の振動特性をBBA法によっ
て求める振動測定システムであって、機械的特性変更前
の構造物の上記対策構成部分を除く各コンポーネントに
ついて加振実験を行ない、該加振実験の結果得られた各
コンポーネント毎の実測データに各々モーダル解析を施
して当該機械的特性変更前の構造物の上記対策構成部分
を除く各コンポーネントの振動特性を演算するモーダル
解析手段と、機械的特性変更後の上記対策構成部分のF
EMモデルを作成し、該作成されたFEMモデルにFE
M解析を施してその振動特性を演算するFEM解析手段
と、該FEM解析手段によって演算された上記機械的特
性変更後の対策構成部分のFEMモデルの振動特性と上
記モーダル解析手段によって演算された機械的特性変更
前の構造物の上記対策構成部分を除く各コンポーネント
の振動特性とを組合せて上記機械的特性変更後の構造物
全体の振動特性を演算予測するBBA振動特性演算手段
とを備えてなる振動測定システムにおいて、上記モーダ
ル解析手段によるモーダル解析によって得られた振動特
性の内のモードシェイプ係数について、上記構造物の上
記対策構成部分と非対策構成部分との仮想結合領域にお
ける結合点に関するデータは真値と見なす一方、当該結
合点を除く非対策構成部分側内部領域のデータは上記F
EM解析手段によって得られた振動特性の内のモードシ
ェイプ係数との差を求め、その差が最小となった時のモ
ードシェイプ係数を正しいモードシェイプ係数として上
記BBA振動特性演算手段に入力するモードシェイプ係
数内挿修正手段を設けて構成されている。
Next, the second invention of the present application is a vibration measuring system for obtaining the vibration characteristic of the whole structure after the mechanical characteristic is changed by the BBA method when the mechanical characteristic of the countermeasure component of the structure is changed. In addition, a vibration test was performed on each component of the structure before the mechanical characteristics were changed, except for the above-mentioned countermeasure components, and modal analysis was applied to the measured data of each component obtained as a result of the vibration test. A modal analysis means for calculating the vibration characteristics of each component of the structure before the change of the mechanical characteristics except the above-mentioned countermeasure constituent portion, and F of the above-mentioned countermeasure constituent portion after the mechanical characteristic change.
EM model is created and FE is added to the created FEM model.
FEM analysis means for performing M analysis to calculate the vibration characteristics thereof, and vibration characteristics of the FEM model of the countermeasure component after the mechanical characteristics change calculated by the FEM analysis means and the machine calculated by the modal analysis means. BBA vibration characteristic calculation means for calculating and predicting the vibration characteristics of the entire structure after the mechanical characteristics are changed by combining with the vibration characteristics of the respective components of the structure before the change of the mechanical characteristics, except for the countermeasure constituent parts. In the vibration measurement system, regarding the mode shape coefficient in the vibration characteristics obtained by the modal analysis by the modal analysis means, data regarding the connection point in the virtual connection region between the countermeasure component portion and the non-countermeasure component portion of the structure is On the other hand, the data in the internal area of the non-countermeasure constituent part side except the connection point is regarded as the true value.
The difference between the vibration characteristic obtained by the EM analysis means and the mode shape coefficient is obtained, and the mode shape coefficient when the difference is minimized is input to the BBA vibration characteristic calculation means as the correct mode shape coefficient. Coefficient interpolation correction means is provided.

【0036】さらに本願第3の発明は、構造物の対策構
成部分の機械的特性を変更する場合において、当該機械
的特性変更後の構造物全体の振動特性をE−BBA法に
よって求める振動測定システムであって、機械的特性変
更前の構造物の全体について加振実験を行ない、該加振
実験の結果得られた実測データにモーダル解析を施して
上記機械的特性変更前の構造物全体の振動特性を演算す
るモーダル解析手段と、機械的特性変更前後の上記対策
構成部分のFEMモデルを作成し、該作成された両FE
Mモデルに各々FEM解析を施して各々の振動特性を演
算するFEM解析手段と、該FEM解析手段によって演
算された上記機械的特性変更前の対策構成部分のFEM
モデルの振動特性と機械的特性変更後の対策構成部分の
FEMモデルの振動特性との差である振動特性変化分を
演算し、この振動特性変化分を上記モーダル解析手段に
よって演算された機械的特性変更前の構造物全体の振動
特性に加算して上記機械的特性変更後の構造物全体の振
動特性を演算予測するE−BBA振動特性演算手段とを
備えてなる振動測定システムにおいて、上記モーダル解
析手段によるモーダル解析によって得られた振動特性の
内のモードシェイプ係数について、上記構造物の上記対
策構成部分と非対策構成部分との仮想結合領域における
結合点に関するデータは真値と見なす一方、当該結合点
を除く非対策構成部分側内部領域のデータは上記FEM
解析手段によって得られた振動特性の内のモードシェイ
プ係数との差を求め、その差が最小となった時のモード
シェイプ係数を正しいモードシェイプ係数として上記E
−BBA振動特性演算手段に入力するモードシェイプ係
数内挿修正手段を設けて構成されている。
Further, the third invention of the present application is a vibration measuring system for obtaining the vibration characteristic of the whole structure after the mechanical characteristic is changed by the E-BBA method when the mechanical characteristic of the countermeasure component of the structure is changed. In addition, a vibration test is performed on the entire structure before the mechanical characteristics are changed, and the measured data obtained as a result of the vibration test is subjected to a modal analysis to obtain the vibration of the entire structure before the mechanical characteristics are changed. Modal analysis means for calculating the characteristics, and FEM models of the above-mentioned countermeasure components before and after the change of the mechanical characteristics are created, and both the created FEs are created.
FEM analysis means for performing each FEM analysis on the M model to calculate each vibration characteristic, and FEM of the countermeasure component portion before the mechanical characteristic change calculated by the FEM analysis means.
After changing the vibration characteristic of the model and the mechanical characteristic after changing the mechanical characteristic, the change in the vibration characteristic, which is the difference between the vibration characteristic of the FEM model of the constituent part, is calculated, and the change in the vibration characteristic is calculated by the modal analysis means. In the vibration measurement system including E-BBA vibration characteristic calculation means for calculating and predicting the vibration characteristic of the entire structure after the mechanical characteristic change by adding to the vibration characteristic of the entire structure before change, the modal analysis is performed. Regarding the mode shape coefficient of the vibration characteristics obtained by the modal analysis by means, the data regarding the connection point in the virtual connection region between the countermeasure component portion and the non-countermeasure component portion of the structure is regarded as the true value, The data in the internal area of the non-countermeasure component side excluding the points is the above FEM
The difference between the vibration characteristic obtained by the analyzing means and the mode shape coefficient is obtained, and the mode shape coefficient when the difference is minimized is used as the correct mode shape coefficient.
A mode shape coefficient interpolation correcting means for inputting to the BBA vibration characteristic calculating means is provided.

【0037】また、本願第4の発明は、上記第2、第3
の発明のBBA、E−BBA両システムによる場合にお
いて、そのBBA、E−BBA振動特性演算手段には後
処理手段としての感度解析手段が設けられ、より一層の
予測精度の向上が図られるようになっている。
The fourth invention of the present application is based on the above-mentioned second and third inventions.
In the case of using both the BBA and E-BBA systems of the present invention, the BBA and E-BBA vibration characteristic calculation means is provided with a sensitivity analysis means as a post-processing means, so that the prediction accuracy can be further improved. Has become.

【0038】[0038]

【作用】上記の構成の結果、本願第1、第2、第3、第
4の各発明の振動測定システムでは各々その構成に対応
してそれぞれ次のような作用が得られる。
As a result of the above construction, the vibration measuring systems of the first, second, third, and fourth inventions of the present application have the following operations corresponding to the respective constructions.

【0039】すなわち、先ず本願の第1の発明では、上
述のように質量やバネの付加等による機械的特性の変更
を行おうとする対策構成部分を含む構造物の全体につい
て加振実験を行ない、該加振実験で得られた構造物全体
と対策構成部分の感度解析したい領域の各実測データに
対してモーダル解析手段によるモーダル解析(例えば周
波数分析、カーブフィット)を施して当該構造物の全体
と感度解析したい領域の各振動特性、すなわちモーダル
パラメータ(モードシェイプ係数、モーダルマス係数m
o、モーダルスティフネス係数Koなど)を得る。
That is, first, in the first invention of the present application, as described above, a vibration test is performed on the entire structure including a countermeasure component portion for changing mechanical characteristics by adding a mass or a spring, The entire structure obtained by the vibration experiment and the entire structure of the structure by applying modal analysis (for example, frequency analysis, curve fit) by modal analysis means to each measured data of the sensitivity analysis area of the countermeasure component part Each vibration characteristic of the area for sensitivity analysis, that is, modal parameters (mode shape coefficient, modal mass coefficient m
o, modal stiffness coefficient Ko, etc.).

【0040】次に、上記対策構成部分の感度解析したい
領域のFEMモデルを作成し、当該作成されたFEMモ
デルにFEM解析手段によってFEM解析を施してその
振動特性(物理質量行列、物理剛性行列)を演算する。そ
して、さらにモードシェイプ係数内挿修正手段により上
記実測データに対してモーダル解析手段によるモーダル
解析を施して得られた振動特性の内の上記モードシェイ
プ係数(φo)と上記FEM解析手段によるFEM解析に
よって得られた振動特性との差を演算し、その差が最小
の時のモードシェイプ係数を正しいものとして内挿修正
した上で感度解析手段に入力する。
Next, an FEM model of the region for which the sensitivity of the countermeasure component is desired to be analyzed is created, and the created FEM model is subjected to FEM analysis by FEM analysis means, and its vibration characteristics (physical mass matrix, physical stiffness matrix). Is calculated. Further, by the FEM analysis by the FEM analysis means and the mode shape coefficient (φo) of the vibration characteristics obtained by performing modal analysis by the modal analysis means on the measured data by the mode shape coefficient interpolation correction means. The difference with the obtained vibration characteristic is calculated, and the mode shape coefficient when the difference is the minimum is corrected by interpolation and input to the sensitivity analysis means.

【0041】その場合、上記機械的特性変更部の感度解
析をしたい領域と非変更部側内部領域との仮想結合領域
における結合点の実測データは真値として扱い、当該仮
想結合領域を除く内部領域のデータについてのみ以上の
ようにする。
In that case, the actual measurement data of the connection point in the virtual connection area between the area for which the sensitivity analysis of the mechanical characteristic change section is desired and the non-change section side internal area is treated as a true value, and the internal area excluding the virtual connection area is treated. Do the above only for the data of.

【0042】この結果、モーダル解析手段のモーダル解
析における実験誤差に基く解析誤差が可及的に小さくな
る。
As a result, the analysis error based on the experimental error in the modal analysis of the modal analysis means is minimized.

【0043】次に、本願の第2の発明では、上述のよう
に形状、構造等機械的特性変更前の構造物全体の変更し
ようとする対策構成部分を除く部分を複数のコンポーネ
ントに区切り、それら各コンポーネントについて加振実
験を行ない、該加振実験で得られた各コンポーネント毎
の実測データに対してモーダル解析手段によるモーダル
解析(例えば周波数分析、カーブフィット)を施して当該
機械的特性変更前の構造物の各コンポーネント毎の振動
特性、すなわちモーダルパラメータ(モードシェイプ係
数φo、モーダルマス係数mo、モーダルスティフネス係
数Koなど)を得る。次に、機械的特性変更後の上記対策
構成部分のFEMモデルを作成し、当該作成された機械
的特性変更後のFEMモデルにFEM解析手段によって
FEM解析を施してその振動特性(物理質量行列、物理
剛性行列)を演算する。
Next, in the second invention of the present application, as described above, the part except for the countermeasure constituent part of the whole structure before changing the mechanical characteristics such as shape and structure is divided into a plurality of components, A vibration experiment is performed for each component, and modal analysis (for example, frequency analysis, curve fit) by modal analysis means is performed on the actual measurement data of each component obtained in the vibration experiment before changing the mechanical characteristics. The vibration characteristics of each component of the structure, that is, the modal parameters (mode shape coefficient φo, modal mass coefficient mo, modal stiffness coefficient Ko, etc.) are obtained. Next, an FEM model of the countermeasure component part after the mechanical characteristic change is created, and the created FEM model after the mechanical property change is subjected to FEM analysis by the FEM analysis means, and its vibration characteristics (physical mass matrix, Calculate the physical stiffness matrix).

【0044】そして、さらにモードシェイプ係数内挿修
正手段により上記実測データに対してモーダル解析手段
によるモーダル解析を施して得られた振動特性の内の上
記モードシェイプ係数(φo)と上記FEM解析手段によ
るFEM解析によって得られた振動特性との差を演算
し、その差が最小の時のモードシェイプ係数を正しいも
のとして内挿修正した上で部分構造合成法を採用したB
BA振動特性演算手段に入力する。
Further, the mode shape coefficient (φo) of the vibration characteristics obtained by performing modal analysis by the modal analysis means on the measured data by the mode shape coefficient interpolation correction means and the FEM analysis means. The difference from the vibration characteristics obtained by FEM analysis is calculated, and the partial shape synthesis method is adopted after the mode shape coefficient when the difference is the minimum is corrected by interpolation and correct.
Input to BA vibration characteristic calculation means.

【0045】その場合、上記機械的特性変更部と機械的
特性非変更部との仮想結合領域の結合点における実測デ
ータは真値として扱い、該結合点を除く非変更部側内部
領域のデータについてのみ以上のようにする。
In that case, the actual measurement data at the connection point of the virtual connection area between the mechanical characteristic changing portion and the mechanical characteristic non-changing portion is treated as a true value, and the data in the non-change portion side internal area excluding the connecting point is treated. Only like this.

【0046】この結果、モーダル解析手段のモーダル解
析における実験誤差に基く解析誤差が可及的に小さくな
る。
As a result, the analysis error based on the experimental error in the modal analysis of the modal analysis means is minimized.

【0047】さらに、本願の第3の発明では、上述のよ
うに機械的特性変更前の構造物の全体について加振実験
を行ない、該加振実験により得られた実測データに対し
てモーダル解析手段によるモーダル解析(例えば周波数
分析、カーブフィット)を施して当該機械的特性変更前
の構造物全体の振動特性、すなわちモーダルパラメータ
(例えばモードシェイプ係数φo、モーダルマス係数mo、
モーダルスティフネス係数Koなど)を得る。次に、上記
機械的特性変更前後の上記対策構成部分のFEMモデル
を作成し、当該作成された機械的特性変更前と変更後の
両FEMモデルに上記FEM解析手段によって各々FE
M解析を施して各々の振動特性を演算する。
Further, in the third invention of the present application, as described above, the vibration test is conducted on the entire structure before the mechanical characteristics are changed, and the modal analysis means is applied to the measured data obtained by the vibration test. The vibration characteristics of the entire structure before changing the mechanical characteristics, i.e., modal parameters
(For example, mode shape coefficient φo, modal mass coefficient mo,
Modal stiffness coefficient Ko etc.) is obtained. Next, an FEM model of the countermeasure component part before and after the mechanical characteristic change is created, and the created FEM models before and after the mechanical property change are respectively FE by the FEM analysis means.
M analysis is performed to calculate each vibration characteristic.

【0048】そして、さらにモードシェイプ係数内挿修
正手段により上記実測データに対してモーダル解析手段
によるモーダル解析を施して得られた振動特性の内のモ
ードシェイプ係数(φo)と上記FEM解析手段によるF
EM解析によって得られた振動特性との差を演算し、そ
の差が最小の時のモードシェイプ係数を正しいものとし
て内挿修正した上で上記部分構造合成法を改良発展させ
たE−BBA振動特性演算手段に入力する。
Further, the mode shape coefficient (φo) of the vibration characteristics obtained by performing modal analysis by the modal analysis means on the measured data by the mode shape coefficient interpolation correction means and F by the FEM analysis means.
E-BBA vibration characteristics obtained by calculating the difference from the vibration characteristics obtained by EM analysis, interpolating and correcting the mode shape coefficient when the difference is minimum, and then improving and developing the above partial structure synthesis method. Input to calculation means.

【0049】その場合、上記機械的特性変更部と機械的
特性非変更部との仮想結合領域の結合点における実測デ
ータは真値として扱い、同結合点を除く非変更部側内部
領域のデータについてのみ以上のようにする。
In this case, the actual measurement data at the connection point of the virtual connection area between the mechanical characteristic change section and the mechanical characteristic non-change section is treated as a true value, and the data in the non-change section side internal area excluding the same connection point is treated. Only like this.

【0050】この結果、モーダル解析手段のモーダル解
析における実験誤差に基く解析誤差が可及的に小さくな
る。
As a result, the analysis error based on the experimental error in the modal analysis of the modal analysis means is reduced as much as possible.

【0051】その後、上記FEM解析手段によって解析
された上記機械的特性変更前の対策構成部分のFEMモ
デルの振動特性と機械的特性変更後の対策構成部分のF
EMモデルの振動特性との差である振動特性変化分を演
算し、その振動特性変化分をE−BBA振動特性演算手
段によって、上記モーダル解析手段によって演算され、
かつモードシェイプ係数内挿補正手段によりモードシェ
イプ係数が内挿補正された機械的特性変更前の構造物全
体の振動に加算して上記機械的特性変更後の構造物全体
の振動特性を最終的に演算する。その結果、上記第2の
発明の場合と同様に確実なスムージングがなされてモー
ダル解析の実験誤差が解消される。
After that, the vibration characteristics of the FEM model of the countermeasure component before the mechanical characteristic change analyzed by the FEM analysis means and the F of the countermeasure component after the mechanical characteristic change are obtained.
A vibration characteristic change amount, which is a difference from the vibration characteristic of the EM model, is calculated, and the vibration characteristic change amount is calculated by the E-BBA vibration characteristic calculation means by the modal analysis means.
Further, the mode shape coefficient is interpolated and corrected by the mode shape coefficient interpolation correcting means and added to the vibration of the entire structure before the mechanical characteristic is changed to finally obtain the vibration characteristic of the entire structure after the mechanical characteristic is changed. Calculate As a result, similar to the case of the second aspect of the invention, reliable smoothing is performed and the experimental error of modal analysis is eliminated.

【0052】また、本願第3、第4の発明の振動測定シ
ステムでは、各々上記BBA,E−BBA各測定システ
ムの後に、さらに後処理として感度解析が行われるの
で、より測定精度が向上する。
Further, in the vibration measuring systems of the third and fourth aspects of the present invention, since the sensitivity analysis is further performed as a post-process after each of the BBA and E-BBA measuring systems, the measurement accuracy is further improved.

【0053】[0053]

【発明の効果】したがって、本願発明の振動測定システ
ムによると、最終的に構造物全体の振動特性の予測精度
が大幅に向上し、的確な機械的特性変更対策を採ること
ができる。
Therefore, according to the vibration measuring system of the present invention, the accuracy of predicting the vibration characteristics of the entire structure can be greatly improved in the end, and appropriate mechanical characteristics changing measures can be taken.

【0054】[0054]

【実施例】【Example】

(実施例1)図1および図2は、感度解析法を採用した本
願発明の実施例1に係る振動測定システムを示してい
る。
(Embodiment 1) FIGS. 1 and 2 show a vibration measuring system according to a first embodiment of the present invention which employs a sensitivity analysis method.

【0055】先ず図1は、同システム全体の基本構成を
表しており、同システムは大別して加振実験部1Aと、
信号処理演算部1B、モーダル解析部1Cと、FEM解
析手段2と、モードシェイプ係数内挿修正部3と、感度
解析手段5とを備えて構成されている。
First, FIG. 1 shows the basic configuration of the entire system, which is roughly classified into a vibration experiment section 1A,
The signal processing / calculation unit 1B, the modal analysis unit 1C, the FEM analysis unit 2, the mode shape coefficient interpolation correction unit 3, and the sensitivity analysis unit 5 are provided.

【0056】そして、先ず上記加振実験部1Aは、対象
とする構造物(例えば図2の構造に示すようなエンジン
ブロック10aおよびオイルパンブロック10bよりなる
自動車用エンジン組立体)10を加振する加振手段6
と、該加振手段6によって加振された上記構造物10の
加振力および振動加速度を検出する加速度ピックアップ
等の第1、第2の振動検出手段36A,36Bとを備え
て構成されている。また、信号処理演算部1Bは、上記
第1、第2の振動検出手段36A,36Bからの各振動
検出データを収集するデータ収集手段11と、該データ
収集手段11により収集された振動データ(加振力、振
動加速度)に高速フーリエ変換を施して周波数分析する
周波数分析手段(FFT)12と、該周波数分析手段12
によって周波数分析された振動データに基いて、その伝
達関数(周波数−アクセラレンス曲線)を演算する伝達関
数演算手段13とから構成されている。
First, the vibration test section 1A vibrates a target structure (for example, an automobile engine assembly including an engine block 10a and an oil pan block 10b as shown in the structure of FIG. 2). Excitation means 6
And first and second vibration detection means 36A, 36B such as an acceleration pickup for detecting the vibration force and vibration acceleration of the structure 10 vibrated by the vibration means 6. . In addition, the signal processing calculation unit 1B includes a data collection unit 11 that collects the respective vibration detection data from the first and second vibration detection units 36A and 36B, and vibration data (added by the data collection unit 11). Frequency analysis means (FFT) 12 for performing frequency analysis by applying a fast Fourier transform to vibration force and vibration acceleration, and the frequency analysis means 12
And a transfer function calculating means 13 for calculating the transfer function (frequency-acceleration curve) of the vibration data based on the frequency analysis.

【0057】さらに、モード解析部1Cは、上記信号処
理演算部1Bの伝達関数演算手段13によって演算され
た伝達関数に対して各々カーブフィット処理(モーダル
解析)を行なって振動特性(モーダルパラメータφo,mo,k
o)を算出するカーブフィット処理手段14を有して構成
されている。
Further, the mode analysis unit 1C performs a curve fitting process (modal analysis) on the transfer function calculated by the transfer function calculation unit 13 of the signal processing calculation unit 1B to obtain vibration characteristics (modal parameter φo, mo, k
It is configured to have a curve fit processing means 14 for calculating o).

【0058】次に上記FEM解析手段2は、上記構造物
10の感度解析を行いたい対策構成部分(例えば上記エ
ンジンのオイルパンブロック部分)10bについてのFE
Mモデル(図2の領域BのFEMモデル)を作成し、FE
M解析により当該FEMモデルのFEM解析値(物理質
量マトリックスM、物理慣性マトリックスK)をそれぞ
れ算出するものであり、それらに対応したFEMモデル
作成プログラムとFEM解析プログラムとを有してい
る。
Next, the FEM analysis means 2 performs the FE on the countermeasure constituent portion (for example, the oil pan block portion of the engine) 10b for which the sensitivity analysis of the structure 10 is desired.
Create an M model (FEM model of area B in FIG. 2) and
The FEM analysis values (physical mass matrix M, physical inertia matrix K) of the FEM model are respectively calculated by M analysis, and the FEM model creation program and the FEM analysis program corresponding to them are provided.

【0059】また、モードシェイプ係数内挿修正部3
は、上記構造物10の感度解析を行いたい対策構成部1
0bである領域Bと非対策構成部10aである領域(内部
領域)Aの少なくとも2つの領域の結合状態についての
モードシェイプ係数φA+B,φBを各々入力してメモ
リする第1、第2のデータメモリ31,32と、上記F
EM解析手段2により、加振された機械的特性変更前の
対策構成部分10bの固有値を解析する固有値解析プロ
グラムと、該固有値解析プログラムにより解析された固
有値([M],[K])と上記第1のデータメモリ31のメモ
リ値φA+Bとを用いて上記構造物10の結合領域(図
2の仮想結合領域A+B)を固定しない状態における感
度解析を行ないたい領域B単独のモードシェイプ係数φ
asを演算する第1のモードシェイプ係数演算手段33
と、上記構造物10の仮想結合領域(図2のA+B)を固
定した状態における感度解析したい領域B(対策変更部
10b)のモードシェイプ係数φbsを演算する第2のモー
ドシェイプ係数演算手段34と、モードシェイプ係数内
挿修正手段35とを備えている。
Further, the mode shape coefficient interpolation correcting unit 3
Is a countermeasure component unit 1 for which the sensitivity analysis of the structure 10 is desired.
First and second data memories for inputting and storing the mode shape coefficients φA + B, φB for the connection state of at least two areas of the area B which is 0b and the area (internal area) A which is the non-countermeasure constituent part 10a. 31,32 and the above F
The EM analysis means 2 analyzes the eigenvalue of the countermeasure component 10b before the mechanical characteristics are oscillated, the eigenvalue analysis program, and the eigenvalues ([M], [K]) analyzed by the eigenvalue analysis program. The mode shape coefficient φ of the region B alone where the sensitivity analysis is to be performed in a state where the coupling region of the structure 10 (the virtual coupling region A + B of FIG. 2) is not fixed using the memory value φA + B of the first data memory 31.
First mode shape coefficient calculation means 33 for calculating as
And second mode shape coefficient calculation means 34 for calculating the mode shape coefficient φbs of the area B (measure change section 10b) where sensitivity analysis is to be performed with the virtual coupling area (A + B in FIG. 2) of the structure 10 fixed. , And a mode shape coefficient interpolation correcting means 35.

【0060】さらに上記感度解析手段5は、上記伝達関
数演算手段13によって演算された伝達関数をベースと
して感度解析を行って質量付加やバネ付加後の振動特性
を解析予測する。
Further, the sensitivity analysis means 5 carries out a sensitivity analysis based on the transfer function calculated by the transfer function calculation means 13 to analyze and predict the vibration characteristic after the mass addition and the spring addition.

【0061】次に、上記のように構成された本願発明実
施例の振動測定システムによる振動測定方法(動特性開
発方法)について説明する。以下に説明する方法は、例
えば図1に示す如き試作された実際の自動車用エンジン
組立体等の構造物10が存在し、その構成部分であるオ
イルパンブロック部等の対策構成部分10bに例えば質
量を付加したり、バネを付加したりして、機械的特性を
変更する場合において、その後のエンジン組立体等構造
物10の振動を可及的正確に測定評価するためのもので
ある。
Next, a vibration measuring method (dynamic characteristic developing method) by the vibration measuring system of the embodiment of the present invention configured as described above will be explained. In the method described below, for example, a prototype structure 10 such as an actual automobile engine assembly as shown in FIG. 1 exists, and the countermeasure component portion 10b such as an oil pan block portion, which is a component thereof, has a mass, for example. Is added or a spring is added to change the mechanical characteristics, so that the subsequent vibration of the structure 10 such as the engine assembly is measured and evaluated as accurately as possible.

【0062】まず、上記対策構成部分10bに対する質
量等付加前の構造物10の全体に対し加振手段6で所定
の荷重を与え、該荷重によって生じる当該構造物10の
振動(加振力および対策構成部分10bの振動)を加速度
ピックアップ等の第1、第2の振動検出手段36A,3
6Bによって各々検出する。この様な振動検出を該2つ
のコンポーネント部10a,10bの例えば数点で行な
う。そして、上記加振手段6によって与えられ第1の振
動検出手段36Aで検出された加振力(F)と第2の振動
検出手段36Bにより検出された振動加速度(α1),
2)・・とを上記データ収録プログラムにより一旦メ
モリする。その後、該データ(F),(α12・・)をFF
T(Fast Fourier Transform;高速フーリエ変換)機
能を有する周波数分析手段12のフーリエ変換プログラ
ムにより周波数分析(即ちフーリエ変換)し、それに基き
伝達関数演算手段13によって上記構造物全体(10a+
10b)と対策構成部分10bのみの各伝達関数、例えば
周波数−アクセラレンス(α/F)曲線を各々求める。次
いでモード解析部1Cのカーブフィット処理手段14の
カーブフィットプログラムによって当該伝達関数の特定
のピークに対してカーブフィットを行なうことにより動
特性であるモーダルパラメータ、即ちモードシェープ係
数(φA),(φB)、モーダルマス(mo)およびモーダルス
ティフネス(ko)係数を求める。そして、その内のモード
シェイプ係数φA,φBは第1、第2のデータメモリ3
1,32に一旦入力してメモリしておく。
First, a predetermined load is applied by the vibrating means 6 to the entire structure 10 before adding mass or the like to the countermeasure component 10b, and the vibration of the structure 10 caused by the load (exciting force and countermeasure). (Vibration of the constituent portion 10b) is detected by the first and second vibration detecting means 36A, 3 such as an acceleration pickup.
6B, respectively. Such vibration detection is performed at, for example, several points of the two component parts 10a and 10b. Then, the exciting force (F) given by the vibrating means 6 and detected by the first vibration detecting means 36A and the vibration acceleration (α 1 ) detected by the second vibration detecting means 36B,
2 ) ··· are temporarily stored by the above data recording program. After that, the data (F), (α 1 , α 2 ···) is FFed.
Frequency analysis (that is, Fourier transform) is performed by the Fourier transform program of the frequency analysis unit 12 having a T (Fast Fourier Transform) function, and the transfer function calculation unit 13 is based on the frequency analysis (10a +).
10b) and each transfer function of only the countermeasure component 10b, for example, a frequency-acceleration (α / F) curve is obtained. Then, a curve fitting program of the curve fitting processing means 14 of the mode analyzing unit 1C performs a curve fitting on a specific peak of the transfer function to obtain a modal parameter which is a dynamic characteristic, that is, a mode shape coefficient (φA), (φB). , Modal mass (mo) and modal stiffness (ko) coefficients. The mode shape coefficients φA and φB among them are determined by the first and second data memory 3
Input once to 1,32 and store in memory.

【0063】一方、また上記FEM解析手段2のFEM
モデル作成プログラムにより、上記対策構成部分につい
て対策変更後の構成部分10bの感度解析したい領域B
のFEMモデルを作成し、FEM解析手段2のFEM解
析プログラムによりFEM解析を行って上記対策変更後
のFEMモデルの動特性である物理質量行列[M]および
物理剛性行列[K]とを各々を求める。
On the other hand, the FEM of the FEM analysis means 2 is also used.
Area B where you want to analyze the sensitivity of the component 10b after the countermeasure is changed by the model creation program.
Of the physical mass matrix [M] and the physical stiffness matrix [K], which are the dynamic characteristics of the FEM model after the above measures are changed, by performing the FEM analysis by the FEM analysis program of the FEM analysis means 2 respectively. Ask.

【0064】次に、モードシェイプ係数内挿修正部3の
上記第1、第2のモードシェイプ係数演算手段33,3
4によって、図2に示す上記構造物10の仮想結合領域
(A+B)を固定しない時と固定した時の各モードシェイ
プ係数φas、φbsを各々演算する。そして、該演算値φ
as,φbsを用いて上記FEM解析値との差が最小となっ
た時のモードシェイプ係数φを修正値としてモードシェ
イプ係数内挿修正手段35で修正し、正しいモードシェ
イプ係数として設定する。
Next, the first and second mode shape coefficient calculation means 33, 3 of the mode shape coefficient interpolation correcting section 3 are described.
4, the virtual joint area of the structure 10 shown in FIG.
The mode shape coefficients φas and φbs are calculated respectively when (A + B) is not fixed and when it is fixed. Then, the calculated value φ
Using as, φbs, the mode shape coefficient φ when the difference from the FEM analysis value becomes the minimum is corrected by the mode shape coefficient interpolation correcting means 35 as a correction value, and set as a correct mode shape coefficient.

【0065】そして、その後、上記カーブフィット処理
手段14により求められたモードシェイプ係数を除く、
モーダルマスmo、モーダルスティフネスKo等のモーダ
ルパラメータと上記モードシェイプ係数内挿修正手段3
5により修正された対策変更部の感度解析領域BのFE
Mモデルの動特性(物理質量行列[M]、物理剛性行列
[K])とを感度解析演算手段5に入力する。
After that, the mode shape coefficient obtained by the curve fitting processing means 14 is removed,
Modal parameters such as modal mass mo and modal stiffness Ko, and the above mode shape coefficient interpolation correcting means 3
FE of the sensitivity analysis area B of the countermeasure change section corrected by 5.
Dynamic characteristics of M model (physical mass matrix [M], physical stiffness matrix
And [K]) into the sensitivity analysis calculation means 5.

【0066】そして、その後、該感度解析演算手段5の
感度解析プログラムにより、感度解析の基本方程式に基
づいて感度解析を実行する。そして、そうすることによ
って対策変更後の構造物10全体の動特性である正確な
モーダルパラメータを求める。
After that, the sensitivity analysis program of the sensitivity analysis calculation means 5 executes the sensitivity analysis based on the basic equation of the sensitivity analysis. Then, by doing so, an accurate modal parameter that is the dynamic characteristic of the entire structure 10 after the countermeasure change is obtained.

【0067】従って、それらにより対策変更後の構造物
10全体の振動評価を適性に行なうことが可能となる。
Therefore, it becomes possible to appropriately evaluate the vibration of the entire structure 10 after the countermeasure is changed.

【0068】以上説明したように、本実施例の振動測定
システムによれば、形状等変更構造物について実験によ
るモードシェイプ係数の近接誤差を確実にスムージング
することが可能であり、予測精度を大きく向上させるこ
とがてきる。
As described above, according to the vibration measuring system of the present embodiment, it is possible to surely smooth the proximity error of the mode shape coefficient in the experiment with respect to the structure of which the shape etc. are changed, and the prediction accuracy is greatly improved. It can be done.

【0069】(実施例2)図3および図4は、BBA法を
採用した本願発明の実施例2に係る振動測定システムを
示している。
(Second Embodiment) FIGS. 3 and 4 show a vibration measuring system according to a second embodiment of the present invention which employs the BBA method.

【0070】先ず図3は、同システム全体の基本構成を
表しており、同システムは大別して加振実験部1Aと、
信号処理演算部1B、モーダル解析部1Cと、第1、第
2のFEM解析手段2A,2Bと、モードシェイプ係数
内挿修正部3と、BBA振動特性演算手段4Aと、後処
理システムとしての感度解析手段5とを備えて構成され
ている。
First, FIG. 3 shows the basic configuration of the entire system, which is roughly classified into the vibration test section 1A,
Signal processing calculation unit 1B, modal analysis unit 1C, first and second FEM analysis units 2A and 2B, mode shape coefficient interpolation correction unit 3, BBA vibration characteristic calculation unit 4A, and sensitivity as a post-processing system. The analyzing means 5 is provided.

【0071】そして、先ず上記加振実験部1Aは、対象
とする構造物(例えば図示のようにエンジンブロック1
0aおよびトランスミッション取付用付加ブロック部分
10cよりなる自動車用パワーユニット組立体)10を加
振する加振手段6と、該加振手段6によって加振された
上記構造物10の加振力および振動加速度を検出する加
速度ピックアップ等の第1、第2の振動検出手段36
A,36Bとから構成されている。また信号処理演算部
1Bは、上記第1、第2の振動検出手段36A,36B
からの振動検出データを収集するデータ収集手段11
と、該データ収集手段11により収集された振動データ
に高速フーリエ変換を施して周波数分析する周波数分析
手段(FFT)12と、該周波数分析手段12によって周
波数分析された振動データに基いて、その伝達関数(周
波数−アクセラ曲線)を演算する伝達関数演算手段13
とから構成されている。またモード解析部1Cは、上記
伝達関数に対して各々モーダル解析を行なって振動特性
(モーダルパラメーテφo,mo,ko)を算出するカーブフィ
ット処理手段14を有して構成されている。
Then, first, the vibration test section 1A uses the target structure (for example, the engine block 1 as shown in the drawing).
0a and a power unit assembly 10 for an automobile including an additional block portion 10c for mounting a transmission, and a vibrating means 6 for vibrating the vibrating means 6 and a vibrating force and a vibration acceleration of the structure 10 vibrated by the vibrating means 6. First and second vibration detecting means 36 such as an acceleration pickup for detecting
It is composed of A and 36B. Further, the signal processing calculation section 1B includes the first and second vibration detecting means 36A, 36B.
Data collection means 11 for collecting vibration detection data from the
A frequency analysis means (FFT) 12 for performing a fast Fourier transform on the vibration data collected by the data collection means 11 to perform a frequency analysis; and transmission of the vibration data based on the vibration data frequency-analyzed by the frequency analysis means 12. Transfer function calculating means 13 for calculating a function (frequency-accelerator curve)
It consists of and. In addition, the mode analysis unit 1C performs modal analysis on each of the transfer functions to perform vibration characteristics.
The curve fitting processing means 14 for calculating (modal parameters φo, mo, ko) is provided.

【0072】次に上記第1、第2のFEM解析手段2
A,2Bは、上記構造物10の対策構成部分(例えば上記
パワーユニットのトランスミッション取付用付加ブロッ
ク部分)10cについて、その結合領域(図4のA+B)と
対策変更後のFEMモデル(付加モデル、すなわち図4
のBのみ)を各々作成し、さらにFEM解析により該各
FEMモデルのFEM解析値(物理質量マトリックス
[M],[M′]、物理慣性マトリックス[K],[K′])をそ
れぞれ算出するものであり、各々それらに対応してFE
Mモデル作成プログラムとFEM解析プログラムとを有
して形成されている。
Next, the above-mentioned first and second FEM analysis means 2
A and 2B are the coupling area (A + B in FIG. 4) and the FEM model (additional model, that is, FIG. Four
B only), and further by FEM analysis, the FEM analysis value (physical mass matrix) of each FEM model.
[M], [M '], physical inertia matrix [K], [K']) are calculated respectively.
It is formed by having an M model creation program and an FEM analysis program.

【0073】また、モードシェイプ係数内挿修正部3
は、上記構造物10の対策変更部分(付加部分)10cと
非変更部(本体部)10aとの少なくとも2つのコンポー
ネント(区分ブロック)の結合状態についての変更前後の
モードシェイプ係数φA,φBを各々入力してメモリす
る第1、第2のデータメモリ31,32と、上記第1の
FEM解析手段2Aにより加振された変更前の対策構成
部分10aの固有値を解析する固有値解析プログラム
と、該固有値解析プログラムにより解析された固有値
([M],[K]と上記第1のデータメモリ31のメモリ値φ
Aとを用いて上記構造物10の結合領域(図4のA+B)
を固定しない状態における対策構成部分単独のモードシ
ェイプ係数φasを演算する第1のモードシェイプ係数演
算手段33と、上記機械的特性変更前の構造物10の結
合領域(図4のA+B)を固定した状態における対策変更
部10bのモードシェイプ係数φbsを演算する第2のモ
ードシェイプ係数演算手段34と、モードシェイプ係数
内挿修正手段35とを備えている。
Further, the mode shape coefficient interpolation correcting unit 3
Are the mode shape coefficients φA and φB before and after the change of the coupling state of at least two components (divisional blocks) of the countermeasure changing portion (additional portion) 10c and the non-changing portion (main body portion) 10a of the structure 10, respectively. First and second data memories 31 and 32 which are input and stored, and an eigenvalue analysis program for analyzing the eigenvalues of the countermeasure component 10a before the change which is excited by the first FEM analysis means 2A, and the eigenvalues Eigenvalue analyzed by the analysis program
([M], [K] and the memory value φ of the first data memory 31
Using A and A, the binding region of the structure 10 (A + B in FIG. 4)
The first mode shape coefficient calculation means 33 for calculating the mode shape coefficient φas of the constituent component alone and the coupling area (A + B in FIG. 4) of the structure 10 before the mechanical characteristic change are fixed. A second mode shape coefficient calculating means 34 for calculating the mode shape coefficient φbs of the countermeasure changing unit 10b in the state and a mode shape coefficient interpolation correcting means 35 are provided.

【0074】さらに上記BBA振動特性演算手段4A
は、上記モーダル解析手段1のカーブフィット処理手段
14によって算出されたモーダルパラメータの内のモー
ダルマスmoおよびモーダルスティフネスkoと上記モード
シェイプ係数内挿修正手段35で修正されたモードシェ
イプ係数φoと上記第2のFEM解析手段2BのFEM
解析値[M′],[K′]とを入力してBBA計算理論によ
り機械的特性変更後の構造物10全体の動特性を求める
BBA解析プログラムとを有して構成されている。
Further, the BBA vibration characteristic calculation means 4A
Is the modal mass mo and modal stiffness ko among the modal parameters calculated by the curve fit processing means 14 of the modal analysis means 1, the mode shape coefficient φo modified by the mode shape coefficient interpolation modifying means 35, and the 2 FEM analysis means 2B FEM
A BBA analysis program for inputting the analysis values [M '] and [K'] to obtain the dynamic characteristics of the entire structure 10 after the mechanical characteristics have been changed by the BBA calculation theory.

【0075】そして、以上の構成では、上記構造物10
について、その固有振動モード(特に結合点を除く内部
領域の)を予測する前提として区分構造合成法(所謂CM
S)の概念を用いている。
In the above structure, the structure 10
For the natural vibration mode (especially in the internal region excluding the connection point), the piecewise structure synthesis method (so-called CM
S) is used.

【0076】次に、上記のように構成された本願発明実
施例の振動測定システムによる振動測定方法(動特性開
発方法)について説明する。以下に説明する方法は、例
えば図3に示す如き試作された実際の自動車用エンジン
組立体等の構造物10が存在し、その主構成部分である
エンジンブロック部10aに対しトランスミッション取
付用付加ブロック10cを付加することによって、その
機械的特性を変更するような場合、その特性変更後のエ
ンジンブロック組立体等構造物10の振動を可及的正確
に測定評価するためのものである。
Next, a vibration measuring method (dynamic characteristic developing method) by the vibration measuring system of the embodiment of the present invention configured as described above will be explained. In the method described below, a structure 10 such as a prototype engine assembly for an actual automobile exists as shown in FIG. 3, for example, and a transmission mounting additional block 10c is added to an engine block portion 10a, which is a main component thereof. When the mechanical characteristics are changed by adding, the vibration of the structure 10 such as the engine block assembly after the characteristic change is measured and evaluated as accurately as possible.

【0077】まず、上記対策構成部分に対する機械的特
性変更前の構造物10の全体に対し加振手段6で所定の
荷重を与え、該荷重によって生じる当該構造物10の加
振力および全体振動を加速度ピックアップ等の第1、第
2の振動検出手段36A,36Bによって各々検出す
る。この様な振動検出を該2つのコンポーネント部10
a,10cの例えば数点で行なう。そして、上記第1の振
動検出手段36Aで検出された加振手段6によって与え
られた加振力(F)と第2の振動検出手段36Bにより検
出された振動加速度(α1),(α2)・・・とを上記データ
収集手段11のデータ収録プログラムにより一旦メモリ
する。その後、該データ(F),(α12・・・)をFFT
(Fast Fourier Transform;高速フーリエ変換)機能
を有する上記周波数変換手段12のフーリエ変換プログ
ラムにより周波数分析(即ちフーリエ変換)し、それに基
いて上記伝達関数演算手段13により構造物全体(10a
+10c)と対策構成部分10cのみの各伝達関数、例え
ば周波数−アクセラレンス(α/F)曲線を求める。次い
でモード解析部1Cにおけるカーブフィット処理手段1
4のカーブフィット処理プログラムによって当該伝達関
数の特定のピークに対してカーブフィット処理を行なう
ことにより動特性であるモーダルパラメータ、即ちモー
ドシェープ(φA),(φB)、モーダルマス(mo)およびモ
ーダルスティフネス(ko)係数を求める。そして、その内
のモードシェイプ係数φA,φBは第1、第2のデータ
メモリ31,32に一旦入力してメモリしておく。
First, a predetermined load is applied by the vibrating means 6 to the entire structure 10 before changing the mechanical characteristics with respect to the countermeasure components, and the exciting force and overall vibration of the structure 10 caused by the load are applied. It is detected by the first and second vibration detecting means 36A, 36B such as an acceleration pickup. Such vibration detection is performed by the two component parts 10
For example, several points a, 10c are used. Then, the exciting force (F) applied by the exciting means 6 detected by the first vibration detecting means 36A and the vibration accelerations (α 1 ) and (α 2 detected by the second vibration detecting means 36B). ) And ... are temporarily stored by the data recording program of the data collecting means 11. Then, the data (F), (α 1 , α 2 ...)
Frequency analysis (that is, Fourier transform) is performed by the Fourier transform program of the frequency transform means 12 having a (Fast Fourier Transform) function, and based on the frequency analysis (ie, Fourier transform), the entire structure (10a
+ 10c) and each transfer function of only the countermeasure component 10c, for example, a frequency-acceleration (α / F) curve. Next, the curve fit processing means 1 in the mode analysis unit 1C
By performing curve fitting processing on a specific peak of the transfer function by the curve fitting processing program of No. 4, modal parameters that are dynamic characteristics, that is, mode shapes (φA), (φB), modal mass (mo) and modal stiffness. (ko) Calculate the coefficient. The mode shape coefficients .phi.A and .phi.B among them are once input and stored in the first and second data memories 31 and 32.

【0078】一方、また上記第1、第2のFEM解析手
段2A,2Bの各FEMモデル作成プログラムにより、
上記対策構成部分について、対策変更部10cの結合領
域(図4のA+B)と対策変更後の対策構成部分10c(図
4のBに示される付加モデル)との双方のFEMモデル
を作成し、さらに各FEM解析プログラムにより各々F
EM解析を行って上記結合領域のFEMモデル(付加モ
デル)の動特性である物理質量行列[M]および物理剛性
行列[K]と、対策変更後の対策構成部10cのFEMモ
デルの動特性である物理質量行列[M′]および物理剛性
行列[K′]とを各々を求める。
On the other hand, by the FEM model creating programs of the first and second FEM analyzing means 2A and 2B,
Regarding the above countermeasure components, FEM models of both the joint area (A + B in FIG. 4) of the countermeasure changing unit 10c and the countermeasure constituent portion 10c after countermeasure change (additional model shown in B of FIG. 4) are created. F by each FEM analysis program
EM analysis is performed to obtain the physical mass matrix [M] and the physical stiffness matrix [K], which are the dynamic characteristics of the FEM model (additional model) in the above-mentioned coupling region, and the dynamic characteristics of the FEM model of the countermeasure component unit 10c after the countermeasure is changed. A physical mass matrix [M '] and a physical stiffness matrix [K'] are obtained.

【0079】次に、モードシェイプ係数内挿修正部3の
上記第1、第2のモードシェイプ係数演算手段33,3
4によって図4に示す上記構造物10の結合領域(A+
B)を固定しない時と固定した時の各モードシェイプ係
数φas、φbsを各々演算する。そして、該演算値φas,
φbsを用いて上記FEM解析値との差が最小となった時
のモードシェイプ係数φoを修正値としてモードシェイ
プ係数内挿修正手段35で修正し、正しいモードシェイ
プ係数として設定する。
Next, the first and second mode shape coefficient calculating means 33, 3 of the mode shape coefficient interpolation correcting section 3 are described.
4 by the binding region (A +) of the structure 10 shown in FIG.
The mode shape coefficients φas and φbs when B) is not fixed and when it is fixed are respectively calculated. Then, the calculated value φas,
By using φbs, the mode shape coefficient φo when the difference from the FEM analysis value becomes the minimum is corrected as a correction value by the mode shape coefficient interpolation correcting means 35 and set as a correct mode shape coefficient.

【0080】そして、その後、該モードシェイプ係数φ
oと上記カーブフィット処理により求められたモードシ
ェイプ係数を除く、モーダルマスmo、モーダルスティフ
ネスKo等のモーダルパラメータと上記第2のFEM解
析手段2BのFEM解析値である[M′],[K′]とをB
BA振動特性演算手段4Aに供給する。
Then, after that, the mode shape coefficient φ
modal parameters such as modal mass mo, modal stiffness Ko, etc. and FEM analysis values of the second FEM analysis means 2B [M '], [K'] excluding o and the mode shape coefficient obtained by the curve fitting process. ] And B
The BA vibration characteristic calculation means 4A is supplied.

【0081】そして、その後上記BBA演算手段4の動
特性演算プログラムにより、その基本方程式によって動
特性を演算することによって、上記対策変更後の構造物
(トランスミッション取付用付加ブロック10cを取付け
たエンジン組立体10全体の動特性であるモーダルパラ
メータを求める。
Then, the dynamic characteristic calculation program of the BBA calculating means 4 calculates the dynamic characteristic according to the basic equation, and the structure after the countermeasure is changed.
(A modal parameter, which is a dynamic characteristic of the entire engine assembly 10 to which the transmission mounting additional block 10c is mounted, is obtained.

【0082】従って、それらにより対策変更後の構造物
10全体の振動評価を適正に行なうことが可能となる。
Therefore, it becomes possible to properly evaluate the vibration of the entire structure 10 after the countermeasure is changed.

【0083】以上説明したように、本実施例の振動測定
システムによれば、形状等変更構造物について実験によ
るモードシェイプ係数の近接誤差を確実にスムージング
することが可能であり、予測精度を大きく向上させるこ
とができる。
As described above, according to the vibration measuring system of the present embodiment, it is possible to surely smooth the proximity error of the mode shape coefficient by the experiment with respect to the structure having a changed shape, and the prediction accuracy is greatly improved. Can be made.

【0084】(実施例3)図5〜図10は、E−BBA法
を採用した本願発明の実施例3に係る振動測定システム
を示している。
(Embodiment 3) FIGS. 5 to 10 show a vibration measuring system according to a third embodiment of the present invention which employs the E-BBA method.

【0085】先ず図5は、同システム全体の基本構成を
表しており、同システムは大別して加振実験部1Aと、
信号処理演算部1B、モーダル解析部1Cと、FEM解
析手段2と、モードシェイプ係数内挿修正部3と、E−
BBA振動特性演算手段4と、後処理システムとしての
感度解析手段5とを備えて構成されている。
First, FIG. 5 shows the basic configuration of the entire system, which is roughly classified into the vibration test section 1A,
The signal processing calculation unit 1B, the modal analysis unit 1C, the FEM analysis unit 2, the mode shape coefficient interpolation correction unit 3, and E-
It comprises BBA vibration characteristic calculation means 4 and sensitivity analysis means 5 as a post-processing system.

【0086】そして、先ず上記加振実験部1Aは、対象
とする構造物(例えば図示のようにエンジンブロック1
0aおよびトランスミッションブロック10dよりなる自
動車用パワーユニット組立体)10を加振する加振手段
6と、該加振手段6によって加振された上記構造物10
の振動を検出する加速度ピックアップ等の第1、第2の
振動検出手段36B,36Cとから構成されている。ま
た信号処理演算部1Bは、上記第1、第2の振動検出手
段36B,36Cからの振動検出データを収集するデー
タ収集手段11と、該データ収集手段11により収集さ
れた振動データにフーリエ変換を施して周波数分析する
周波数分析手段(FFT)12と、該周波数分析手段12
によって周波数分析された振動データに基いて、その伝
達関数を演算する伝達関数演算手段13とから構成され
ている。またモード解析部1Cは、上記伝達関数に対し
て各々モーダル解析を行なって振動特性(モーダルパラ
メーテφo,mo,ko)を算出するカーブフィット処理手段1
4を有して構成されている。
Then, first, the vibration test unit 1A uses the target structure (for example, the engine block 1 as shown in the drawing).
0a and a transmission block 10d for a vehicle power unit assembly) 10 for vibrating the vibrating means 6, and the structure 10 vibrated by the vibrating means 6
It is composed of first and second vibration detecting means 36B and 36C such as an acceleration pickup for detecting the vibration. Further, the signal processing calculation unit 1B performs a Fourier transform on the vibration data collected by the data collection means 11 that collects the vibration detection data from the first and second vibration detection means 36B and 36C, and the data collection means 11. Frequency analysis means (FFT) 12 for applying and performing frequency analysis, and the frequency analysis means 12
And a transfer function calculating means 13 for calculating the transfer function based on the vibration data subjected to frequency analysis. The mode analysis unit 1C also performs a modal analysis on each of the transfer functions to calculate a vibration characteristic (modal parameters φo, mo, ko).
4 is configured.

【0087】次に上記第1、第2のFEM解析手段2
A,2Bは、上記構造物10の対策構成部分(例えば上記
パワーユニットのエンジンブロック部分)10aについ
て、対策変更前のFEMモデル(図6)および対策変更後
のFEMモデル(図7)をそれぞれ作成し、さらにFEM
解析によりそれらの各モデルのFEM解析値(物理質量
マトリックス、物理慣性マトリックス)をそれぞれ算出
するものであり、各々それらに対応してFEMモデル作
成プログラムとFEM解析プログラムとを有して形成さ
れている。
Next, the above-mentioned first and second FEM analysis means 2
A and 2B respectively create a FEM model (Fig. 6) before the countermeasure is changed and an FEM model after the countermeasure are changed (Fig. 7) for the countermeasure constituent portion 10a of the structure 10 (for example, the engine block portion of the power unit). , Further FEM
The FEM analysis values (physical mass matrix, physical inertia matrix) of each of these models are calculated by analysis, and the FEM model creation program and the FEM analysis program are formed correspondingly to them. .

【0088】また、モードシェイプ係数内挿修正部3
は、上記構造物10の対策変更部10aと非変更部10d
との少なくとも2つのコンポーネント(区分ブロック)の
結合状態についての変更前後のモードシェイプ係数φ
A,φBを各々入力してメモリする第1、第2のデータ
メモリ31,32と、上記第1のFEM解析手段2Aに
より加振された変更前の対策構成部分10aの固有値を
解析する固有値解析プログラムと、該固有値解析プログ
ラムにより解析された固有値([M],[K]と上記第1のデ
ータメモリ31のメモリ値φAとを用いて上記構造物1
0の結合領域10eを固定しない状態における対策構成
部分単独のモードシェイプ係数φasを演算する第1のモ
ードシェイプ係数演算手段33と、上記機械的特性変更
前の構造物10の結合領域10eを固定した状態におけ
る対策変更部10aのモードシェイプ係数φbsを演算す
る第2のモードシェイプ係数演算手段34と、モードシ
ェイプ係数内挿修正手段35とを備えている。
Further, the mode shape coefficient interpolation correcting unit 3
Is a countermeasure changing portion 10a and a non-changing portion 10d of the structure 10.
Mode shape coefficient φ before and after the change of the connection state of at least two components (division block) with and
Eigenvalue analysis for analyzing the eigenvalues of the first and second data memories 31, 32 for inputting and storing A and φB, respectively, and the pre-change countermeasure component 10a vibrated by the first FEM analysis means 2A. The structure 1 using the program, the eigenvalues ([M], [K] analyzed by the eigenvalue analysis program, and the memory value φA of the first data memory 31).
Countermeasures in the state where the coupling region 10e of 0 is not fixed The first mode shape coefficient computing means 33 for computing the mode shape factor φas of the constituent component alone and the coupling region 10e of the structure 10 before the mechanical characteristic change is fixed. A second mode shape coefficient calculating means 34 for calculating the mode shape coefficient φbs of the countermeasure changing unit 10a in the state and a mode shape coefficient interpolation correcting means 35 are provided.

【0089】さらに上記E−BBA振動特性演算手段4
は、上記第1、第2の上記FEM解析手段2A,2Bに
よって求められた対策構造部10aの変更前のFEMモ
デルの動特性と対策構成部10aの変更後のFEMモデ
ルの動特性との間の変化分ΔM,ΔKを算出する動特性
変化演算プログラムと、E−BBA計算理論により当該
動特性の変化分を上記第1、第2のFEM解析手段によ
って求められた構造物10の対策構成部10aの動特性
に加算して変更後の構造物10全体の動特性を求めるE
−BBA解析プログラムとを有して構成されている。
Further, the E-BBA vibration characteristic calculation means 4
Between the dynamic characteristics of the FEM model of the countermeasure structure section 10a before the change and the dynamic characteristics of the FEM model of the countermeasure structure section 10a after the change, which are obtained by the first and second FEM analysis means 2A, 2B. Change calculation program for calculating the change ΔM, ΔK of the dynamic characteristic, and the countermeasure component of the structure 10 obtained by the first and second FEM analysis means for the change of the dynamic characteristic by the E-BBA calculation theory. 10a to obtain the dynamic characteristics of the whole structure 10 after addition E
-BBA analysis program.

【0090】そして、以上の構成では、上記構造物10
について、その固有振動モード(特に結合点を除く内部
領域の)を予測する前提として区分構造合成法(所謂CM
S)の概念を用いている(図8参照)。
With the above structure, the structure 10
For the natural vibration mode (especially in the internal region excluding the connection point), the piecewise structure synthesis method (so-called CM
The concept of S) is used (see FIG. 8).

【0091】次に、上記のように構成された本願発明実
施例の振動測定システムによる振動測定方法(動特性開
発方法)について説明する。以下に説明する方法は、例
えば図5に示す如き試作された実際の自動車用パワーユ
ニット組立体等の構造物10が存在し、その構成部分で
あるエンジンブロック部等の構成変更部(対策構成部分)
10aの例えば機械的特性を変更する場合、その変更後
のパワーユニット組立体(変更後のエンジンブロックを
組込んだパワーユニット組立体)等構造物10の振動を
可及的正確に測定評価するためのものである。
Next, a vibration measuring method (dynamic characteristic developing method) using the vibration measuring system of the embodiment of the present invention having the above-described structure will be described. In the method described below, for example, as shown in FIG. 5, there is a structure 10 such as a prototype actual power unit assembly for an automobile, and a configuration change portion such as an engine block portion (a countermeasure component portion) that is a constituent portion thereof.
When the mechanical characteristics of 10a are changed, the vibration of the structure 10 such as the changed power unit assembly (the changed power unit assembly incorporating the engine block) is measured and evaluated as accurately as possible. Is.

【0092】まず、上記対策構成部分に対する機械的特
性変更前の構造物10の全体に対し加振手段6で所定の
荷重を与え、該荷重によって生じる当該構造物10の結
合領域10eにおける全体振動(加速度および対策構成部
分10aの振動)を加速度ピックアップ等の第1、第2の
振動検出手段36B,36Cによって各々検出する。こ
の様な振動検出を該2つのコンポーネント部10a,10
dの例えば数点で行なう。そして、上記加振手段6によ
って与えられた加振力(F)と振動検出手段36A,36
Bにより検出された振動加速度(α1),(α2)とを上記デ
ータ収集手段11のデータ収録プログラムにより一旦メ
モリする。その後、該データ(F),(α12)をFFT
(Fast Fourier Transform;高速フーリエ変換)機能
を有する上記周波数分析手段12のフーリエ変換プログ
ラムにより周波数分析(即ちフーリエ変換)し、それに基
いて上記伝達関数演算手段13により構造物全体(10a
+10d)と対策構成部分10aのみの各伝達関数、例え
ば周波数−アクセラレンス(α/F)曲線を求める。次い
でモード解析部1Cにおけるカーブフィット処理手段1
4のカーブフィット処理プログラムによって当該伝達関
数の特定のピークに対してカーブフィット処理を行なう
ことにより動特性であるモーダルパラメータ、即ちモー
ドシェープ(φA),(φB)、モーダルマス(mo)およびモ
ーダルスティフネス(ko)係数を求める。そして、その内
のモードシェイプ係数φA,φBは第1、第2のデータ
メモリ31,32に一旦入力してメモリしておく。
First, a predetermined load is applied by the vibrating means 6 to the entire structure 10 before changing the mechanical characteristics of the countermeasure components, and the overall vibration in the coupling region 10e of the structure 10 caused by the load ( The acceleration and the vibration of the countermeasure component 10a) are detected by the first and second vibration detecting means 36B and 36C such as an acceleration pickup. Such vibration detection is performed by the two component parts 10a, 10
For example, a few points of d. Then, the exciting force (F) given by the exciting means 6 and the vibration detecting means 36A, 36
The vibration accelerations (α 1 ) and (α 2 ) detected by B are temporarily stored in the data recording program of the data collecting means 11. Then, the data (F), (α 1 , α 2 ) is FFT.
Frequency analysis (ie, Fourier transform) is performed by the Fourier transform program of the frequency analysis means 12 having a (Fast Fourier Transform) function, and based on the frequency analysis (ie, Fourier transform), the entire structure (10a
+ 10d) and each transfer function of only the countermeasure component 10a, for example, a frequency-acceleration (α / F) curve is obtained. Next, the curve fit processing means 1 in the mode analysis unit 1C
By performing curve fitting processing on a specific peak of the transfer function by the curve fitting processing program of No. 4, modal parameters which are dynamic characteristics, that is, mode shapes (φA), (φB), modal mass (mo) and modal stiffness. (ko) Calculate the coefficient. The mode shape coefficients .phi.A and .phi.B among them are once input and stored in the first and second data memories 31 and 32.

【0093】一方、また上記第1、第2のFEM解析手
段2A,2Bの各FEMモデル作成プログラムにより、
上記対策構成部分について、対策変更前の構成部分10
aと対策変更後の構成部分10a′との双方のFEMモデ
ル(図6および図7)を作成し、さらに各FEM解析プロ
グラムにより各々FEM解析を行って上記対策変更前の
FEMモデル(図6)の動特性である物理質量行列[M]お
よび物理剛性行列[K]と、対策変更後のFEMモデル
(図7)の動特性である物理質量行列[M′]および物理剛
性行列[K′]とを各々を求める。
On the other hand, by the FEM model creating programs of the first and second FEM analyzing means 2A and 2B,
Concerning the above-mentioned countermeasure components, the components before the countermeasure changes 10
FEM models (FIG. 6 and FIG. 7) of both a and the constituent part 10a ′ after the countermeasure change are created, and further FEM analysis is performed by each FEM analysis program, and the FEM model before the above countermeasure change (FIG. 6) Physical mass matrix [M] and physical stiffness matrix [K], which are the dynamic characteristics of, and the FEM model after countermeasure changes
The physical mass matrix [M '] and the physical stiffness matrix [K'], which are the dynamic characteristics of (Fig. 7), are obtained.

【0094】次に、モードシェイプ係数内挿修正部3の
上記第1、第2のモードシェイプ係数演算手段33,3
4によって図7に示す上記構造物10の結合領域10e
を固定しない時と固定した時の各モードシェイプ係数φ
as、φbsを各々演算する。そして、該演算値φas,φbs
を用いて上記FEM解析値との差が最小となった時のモ
ードシェイプ係数φを修正値としてモードシェイプ係数
内挿修正手段35で補正し、設定する。
Next, the first and second mode shape coefficient calculating means 33, 3 of the mode shape coefficient interpolation correcting section 3 are described.
4 by the bonding region 10e of the structure 10 shown in FIG.
Each mode shape coefficient φ when and is not fixed
Calculate as and φbs respectively. Then, the calculated values φas, φbs
Using, the mode shape coefficient φ when the difference from the FEM analysis value becomes the minimum is corrected by the mode shape coefficient interpolation correcting means 35 and set.

【0095】そして、その後、上記カーブフィット処理
により求められたモードシェイプ係数を除く、モーダル
マスmo、モーダルスティフネスKo等のモーダルパラメ
ータとFEM解析により求められた対策変更前後のFE
Mモデルの動特性(物理質量行列[M],[M′]、物理剛性
行列[K],[K′]等をE−BBA振動特性演算手段4に
供給する。
Then, after the modal parameters such as modal mass mo and modal stiffness Ko except for the mode shape coefficient obtained by the curve fitting process and the FE before and after the countermeasure change obtained by the FEM analysis are performed.
The dynamic characteristics of the M model (physical mass matrix [M], [M '], physical stiffness matrix [K], [K'], etc. are supplied to the E-BBA vibration characteristic calculation means 4.

【0096】そして、その後上記E−BBA演算手段4
の動特性変化演算プログラムにより、対策変更前後の構
成部分10a,10a′の上記動特性の変化分[ΔM]およ
び[ΔK]を計算し、 [ΔM]=−[M]+[M′] [ΔK]=−[K]+[K′] それらの変化分を上記モーダル解析手段1により求め、
かつモードシェイプ係数内挿修正部3で修正した対策変
更前の構造物10全体の動特性であるモーダルパラメー
タ(φo,mo,Ko)とをE−BBAの基本方程式に基づいて
加算し、そうすることによって対策変更後の構造物10
全体の動特性であるモーダルパラメータを求める。
Then, after that, the E-BBA calculation means 4 is used.
Using the dynamic characteristic change calculation program, the change amount [ΔM] and [ΔK] of the above-mentioned dynamic characteristics of the constituent parts 10a and 10a ′ before and after the countermeasure change is calculated, and [ΔM] = − [M] + [M ′] [ ΔK] = − [K] + [K ′] These changes are obtained by the modal analysis means 1,
In addition, the modal parameters (φo, mo, Ko), which are the dynamic characteristics of the entire structure 10 before the measures are changed, which are corrected by the mode shape coefficient interpolation correction unit 3, are added based on the basic equation of E-BBA, and the Therefore, the structure 10 after the measures are changed
Find the modal parameters that are the dynamic characteristics of the whole.

【0097】以下、このE−BBAの基本方程式につい
て詳細に説明すると次のようになる。
The basic equation of this E-BBA will be described in detail below.

【0098】すなわち、上記の場合、物理質量および物
理剛性の行列は次の様になる。
That is, in the above case, the matrix of physical mass and physical rigidity is as follows.

【0099】[M′]=[M]+[ΔM] ・・・・(1) [K′]=[K]+[ΔK] ・・・・(2) ただし、[M] :対策変更前の構造物10全体の物理質
量行列 [K] :対策変更前の構造物10全体の物理剛性行列 [M′]:対策変更後の構造物10全体の物理質量行列 [K′]:対策変更後の構造物10全体の物理剛性行列 [ΔM]:対策変更前後における物理質量変化分の行列 [ΔK]:対策変更前後における物理剛性変化分の行列 上記[ΔM]、[ΔK]は次の様にして求めることができ
る。つまり、今対策変更前後の物理質量および物理剛性
行列を詳細に示すと以下の様になる。
[M '] = [M] + [ΔM] ... (1) [K'] = [K] + [ΔK] ... (2) However, [M]: Before countermeasure change Physical mass matrix of the entire structure 10 [K]: physical rigidity matrix of the entire structure 10 before the measure change [M ′]: physical mass matrix of the entire structure 10 after the measure change [K ′]: after the measure change Physical rigidity matrix of entire structure 10 [ΔM]: Physical mass change matrix before and after countermeasure change [ΔK]: Physical rigidity change matrix before and after countermeasure change The above [ΔM] and [ΔK] are as follows. Can be asked. In other words, the physical mass and physical stiffness matrix before and after the change in countermeasures are shown in detail below.

【0100】[0100]

【数2】 [Equation 2]

【0101】従って、Therefore,

【0102】[0102]

【数3】 (Equation 3)

【0103】となり、[ΔM]、[ΔK]は構成変更部分1
0aの変更前後の構造により求まる。
Therefore, [ΔM] and [ΔK] are the configuration change parts 1
It is determined by the structure before and after the change of 0a.

【0104】一方、上記対策変更前後の振動方程式は以
下の様になる。
On the other hand, the vibration equations before and after the above countermeasure changes are as follows.

【0105】[0105]

【数4】 [Equation 4]

【0106】したがって、今この[M]、[K]を固有値解
析するとモードシェープ行列[φo]が求まる。そして、
この[φo]を用いると、
Therefore, the mode shape matrix [φo] can be obtained by eigenvalue analysis of [M] and [K]. And
Using this [φo],

【0107】[0107]

【数5】 (Equation 5)

【0108】が得られる。Is obtained.

【0109】次に、上記(8)式から下式が得られる。Next, the following equation is obtained from the above equation (8).

【0110】[0110]

【数6】 (Equation 6)

【0111】そして、上記(9)式と、(1),(2),(10)
式より、前述のE−BBAの基本方程式である下式が得
られる。
Then, the above equation (9) and (1), (2), (10)
From the equation, the following equation, which is the basic equation of E-BBA, is obtained.

【0112】[0112]

【数7】 (Equation 7)

【0113】従って、それらにより対策変更後の構造物
10全体の振動評価を適性に行なうことが可能となる
(図9および図10参照)。すなわち、例えば、図9から
明らかなように本実施例によると、正解値227Hzに
対し、222Hzとなって従来の予測誤差ΔAよりも小
さくなる。
Therefore, it becomes possible to appropriately evaluate the vibration of the entire structure 10 after the countermeasure is changed.
(See Figures 9 and 10). That is, for example, as is clear from FIG. 9, according to the present embodiment, the correct value 227 Hz is 222 Hz, which is smaller than the conventional prediction error ΔA.

【0114】以上説明したように、本実施例の振動測定
システムによれば、形状等変更構造物について実験によ
るモードシェイプ係数の近接誤差を確実にスムージング
することが可能であり、予測精度を大きく向上させるこ
とがてきる。
As described above, according to the vibration measuring system of the present embodiment, it is possible to surely smooth the proximity error of the mode shape coefficient by the experiment for the structure with a changed shape etc., and the prediction accuracy is greatly improved. It can be done.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は、本願発明の実施例1に係る振動測定シ
ステムの基本構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of a vibration measuring system according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図2は、同実施例1における振動測定対象構造
物の構造モデルを示す図(概念構成図)である。
FIG. 2 is a diagram (conceptual configuration diagram) showing a structural model of a vibration measurement target structure in the first embodiment.

【図3】図3は、本願発明の実施例2に係るの振動測定
システムの基本構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a basic configuration of a vibration measuring system according to a second embodiment of the present invention.

【図4】図4は、同実施例2における振動測定対象構造
物の構造モデルを示す図(概念構成図)である。
FIG. 4 is a diagram (conceptual configuration diagram) showing a structural model of a vibration measurement target structure according to the second embodiment.

【図5】図5は、本願発明の実施例3に係る振動測定シ
ステムの基本構成を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a basic configuration of a vibration measuring system according to a third embodiment of the present invention.

【図6】図6は、同実施例3における振動測定対象構造
物の構造モデルを示す図(概念構成図)である。
FIG. 6 is a diagram (conceptual configuration diagram) showing a structural model of a vibration measurement target structure according to the third embodiment.

【図7】図7は、同実施例3における振動測定対象構造
物の対策構成部分の形状等変更後のFEMモデルを示す
図である。
FIG. 7 is a diagram showing an FEM model after changing the shape and the like of the countermeasure component of the vibration measurement target structure in the third embodiment.

【図8】図8は、同実施例3における振動測定原理(C
MS)の概念を示す説明図である。
FIG. 8 is a vibration measurement principle (C in the third embodiment).
It is explanatory drawing which shows the concept of (MS).

【図9】図9は、同実施例3の振動測定システムの測定
精度向上効果を確認した実験データである。
FIG. 9 is experimental data for confirming the effect of improving the measurement accuracy of the vibration measurement system according to the third embodiment.

【図10】図10は、同実施例3と従来例との対比にお
ける1次振動モードの予測誤差修正効果を示す特性図で
ある。
FIG. 10 is a characteristic diagram showing a prediction error correction effect in the primary vibration mode in comparison between the third embodiment and the conventional example.

【図11】図11は、従来例の問題点を示す構造物変形
前の状態のモデルの説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram of a model in a state before the structure is deformed, showing a problem of the conventional example.

【図12】図12は、同構造変形後の状態のモデルの説
明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram of a model in a state after the structural deformation.

【図13】図13は、同図11、図12のモデルを使用
した実験データによる振動特性の予測精度を示すグラフ
である。
FIG. 13 is a graph showing the prediction accuracy of vibration characteristics based on experimental data using the models of FIGS. 11 and 12.

【図14】図14は、従来例における対策構成部分変更
前のFEMモデル図である。
FIG. 14 is an FEM model diagram before changing the countermeasure component portion in the conventional example.

【図15】図15は、同変更後のFEMモデルである。FIG. 15 is an FEM model after the modification.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1Aは加振実験部、1Bは信号処理演算部、1Cはモー
ド解析部、2はFEM解析手段、2Aは第1のFEM解
析手段、2Bは第2のFEM解析手段、3はモードシェ
イプ係数内挿修正部、4AはBBA振動特性演算手段、
4BはE−BBA振動特性演算手段、5は感度解析手
段、6は加振手段、10は構造物、10aは対策構成部
分、10bは非変更部、11はデータ収集部、12は周
波数変換手段、13は伝達関数演算手段、14はカーブ
フィット処理手段、35はモードシェイプ係数内挿修正
手段である。
1A is a vibration experiment part, 1B is a signal processing operation part, 1C is a mode analysis part, 2 is an FEM analysis means, 2A is a first FEM analysis means, 2B is a second FEM analysis means, 3 is within a mode shape coefficient Insertion correction unit, 4A is BBA vibration characteristic calculation means,
4B is an E-BBA vibration characteristic calculation means, 5 is a sensitivity analysis means, 6 is a vibration means, 10 is a structure, 10a is a countermeasure constituent part, 10b is a non-change part, 11 is a data collection part, and 12 is a frequency conversion means. , 13 is a transfer function calculating means, 14 is a curve fitting processing means, and 35 is a mode shape coefficient interpolation correcting means.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 構造物の対策構成部分の機械的特性を変
更する場合において、当該機械的特性変更後の構造物全
体の振動特性を感度解析方法によって求める振動測定シ
ステムであって、 上記対策構成部分を含む構造物の全体について加振実験
を行ない、該加振実験の結果得られた構造物全体の実測
データにモーダル解析を施して当該構造物全体と上記対
策構成部分の感度解析したい領域との各振動特性を各々
演算するモーダル解析手段と、上記構造物の対策構成部
分の感度解析したい領域のFEMモデルを作成し、該作
成されたFEMモデルにFEM解析を施してその振動特
性を演算するFEM解析手段と、該FEM解析手段によ
って演算された上記FEMモデルの振動特性と上記モー
ダル解析手段によって演算された構造物全体および感度
解析領域の各振動特性とを組合せて上記対策構成部分の
機械的特性変更後の構造物全体の振動特性を演算予測す
る感度解析手段とを備えてなる振動測定システムにおい
て、上記モーダル解析手段によるモーダル解析によって
得られた振動特性の内のモードシェイプ係数について、
上記構造物の上記感度解析したい領域とその他の内部領
域との仮想結合領域における結合点に関するデータは真
値と見なす一方、当該結合点を除く内部領域のデータは
上記FEM解析手段によって得られた振動特性の内のモ
ードシェイプ係数との差を求め、その差が最小となった
時のモードシェイプ係数を正しいモードシェイプ係数と
して上記感度解析手段に入力するモードシェイプ係数内
挿修正手段を設けたことを特徴とする振動測定システ
ム。
1. A vibration measurement system for determining a vibration characteristic of a whole structure after the mechanical characteristic is changed by a sensitivity analysis method when changing a mechanical characteristic of a countermeasure component of the structure. A vibration test is performed on the entire structure including a part, and a modal analysis is performed on the measured data of the entire structure obtained as a result of the vibration test to determine the sensitivity analysis area of the entire structure and the countermeasure component. And a modal analysis means for calculating respective vibration characteristics of the structure, and an FEM model of a region for which sensitivity analysis of the countermeasure component of the structure is desired to be created, and the created FEM model is subjected to FEM analysis to calculate the vibration characteristics. FEM analysis means, vibration characteristics of the FEM model calculated by the FEM analysis means, and the entire structure and sensitivity calculated by the modal analysis means In a vibration measurement system comprising sensitivity analysis means for calculating and predicting the vibration characteristics of the entire structure after changing the mechanical characteristics of the countermeasure constituent parts in combination with the respective vibration characteristics of the analysis area, a modal analysis by the modal analysis means is performed. Regarding the mode shape coefficient of the vibration characteristics obtained by analysis,
The data regarding the connection point in the virtual connection region between the region to be subjected to the sensitivity analysis of the structure and the other internal region is regarded as a true value, while the data in the internal region excluding the connection point is the vibration obtained by the FEM analysis means. The mode shape coefficient interpolating / correcting means for inputting the difference between the mode shape coefficient in the characteristics and the mode shape coefficient when the difference becomes the minimum as the correct mode shape coefficient to the sensitivity analyzing means is provided. A characteristic vibration measurement system.
【請求項2】 構造物の対策構成部分の機械的特性を変
更する場合において、当該機械的特性変更後の構造物全
体の振動特性をBBA法によって求める振動測定システ
ムであって、 機械的特性変更前の構造物の上記対策構成部分を除く各
コンポーネントについて加振実験を行ない、該加振実験
の結果得られた各コンポーネント毎の実測データに各々
モーダル解析を施して当該機械的特性変更前の構造物の
上記対策構成部分を除く各コンポーネントの振動特性を
演算するモーダル解析手段と、機械的特性変更後の上記
対策構成部分のFEMモデルを作成し、該作成されたF
EMモデルにFEM解析を施してその振動特性を演算す
るFEM解析手段と、該FEM解析手段によって演算さ
れた上記機械的特性変更後の対策構成部分のFEMモデ
ルの振動特性と上記モーダル解析手段によって演算され
た機械的特性変更前の構造物の上記対策構成部分を除く
各コンポーネントの振動特性とを組合せて上記機械的特
性変更後の構造物全体の振動特性を演算予測するBBA
振動特性演算手段とを備えてなる振動測定システムにお
いて、上記モーダル解析手段によるモーダル解析によっ
て得られた振動特性の内のモードシェイプ係数につい
て、上記構造物の上記対策構成部分と非対策構成部分と
の仮想結合領域における結合点に関するデータは真値と
見なす一方、当該結合点を除く非対策構成部分側内部領
域のデータは上記FEM解析手段によって得られた振動
特性の内のモードシェイプ係数との差を求め、その差が
最小となった時のモードシェイプ係数を正しいモードシ
ェイプ係数として上記BBA振動特性演算手段に入力す
るモードシェイプ係数内挿修正手段を設けたことを特徴
とする振動測定システム。
2. A vibration measurement system for obtaining a vibration characteristic of the whole structure after the mechanical characteristic change by the BBA method when changing the mechanical characteristic of the countermeasure component of the structure. A vibration test was conducted on each component of the previous structure except the above countermeasure components, and the measured data for each component obtained as a result of the vibration test was subjected to a modal analysis to obtain the structure before the mechanical characteristic change. The modal analysis means for calculating the vibration characteristics of each component excluding the countermeasure component portion of the object and the FEM model of the countermeasure component portion after the mechanical characteristic change are created, and the created F
FEM analysis means for performing FEM analysis on the EM model to calculate the vibration characteristics thereof, and vibration characteristics of the FEM model of the countermeasure constituent part after the mechanical characteristics change calculated by the FEM analysis means and calculation by the modal analysis means BBA for calculating and predicting the vibration characteristics of the entire structure after the mechanical characteristics are changed by combining with the vibration characteristics of each component excluding the above-mentioned countermeasure components of the structure before the mechanical characteristics are changed.
In a vibration measurement system provided with a vibration characteristic calculation means, regarding a mode shape coefficient of the vibration characteristics obtained by the modal analysis by the modal analysis means, regarding the above-mentioned countermeasure constituent portion and non-countermeasure constituent portion of the structure. Data regarding the connection point in the virtual connection region is regarded as a true value, while the data in the internal region of the non-countermeasure constituent part excluding the connection point is the difference from the mode shape coefficient of the vibration characteristics obtained by the FEM analysis means. A vibration measuring system, characterized in that it is provided with a mode shape coefficient interpolation correcting means for obtaining the mode shape coefficient when the difference is minimized and inputting it to the BBA vibration characteristic calculating means as a correct mode shape coefficient.
【請求項3】 構造物の対策構成部分の機械的特性を変
更する場合において、当該機械的特性変更後の構造物全
体の振動特性をE−BBA法によって求める振動測定シ
ステムであって、 機械的特性変更前の構造物の全体について加振実験を行
ない、該加振実験の結果得られた実測データにモーダル
解析を施して上記機械的特性変更前の構造物全体の振動
特性を演算するモーダル解析手段と、機械的特性変更前
後の上記対策構成部分のFEMモデルを作成し、該作成
された両FEMモデルに各々FEM解析を施して各々の
振動特性を演算するFEM解析手段と、該FEM解析手
段によって演算された上記機械的特性変更前の対策構成
部分のFEMモデルの振動特性と機械的特性変更後の対
策構成部分のFEMモデルの振動特性との差である振動
特性変化分を演算し、この振動特性変化分を上記モーダ
ル解析手段によって演算された機械的特性変更前の構造
物全体の振動特性に加算して上記機械的特性変更後の構
造物全体の振動特性を演算予測するE−BBA振動特性
演算手段とを備えてなる振動測定システムにおいて、上
記モーダル解析手段によるモーダル解析によって得られ
た振動特性の内のモードシェイプ係数について、上記構
造物の上記対策構成部分と非対策構成部分との仮想結合
領域における結合点に関するデータは真値と見なす一
方、当該結合点を除く非対策構成部分側内部領域のデー
タは上記FEM解析手段によって得られた振動特性の内
のモードシェイプ係数との差を求め、その差が最小とな
った時のモードシェイプ係数を正しいモードシェイプ係
数として上記E−BBA振動特性演算手段に入力するモ
ードシェイプ係数内挿修正手段を設けたことを特徴とす
る振動測定システム。
3. A vibration measuring system for obtaining the vibration characteristics of the entire structure after the mechanical characteristics change by the E-BBA method when changing the mechanical characteristics of the countermeasure component of the structure. A modal analysis in which a vibration test is performed on the entire structure before the characteristics are changed, and the measured data obtained as a result of the vibration test is subjected to a modal analysis to calculate the vibration characteristics of the entire structure before the mechanical characteristics are changed. And FEM analysis means for creating FEM models of the above-mentioned countermeasure components before and after changing mechanical characteristics, and performing FEM analysis on each of the created FEM models to calculate respective vibration characteristics, and the FEM analysis means. Vibration which is the difference between the vibration characteristic of the FEM model of the countermeasure component before the mechanical characteristic change calculated by the above and the vibration characteristic of the FEM model of the countermeasure component after the mechanical characteristic change Of the entire structure after the mechanical characteristic change is calculated by adding the amount of change in the vibration characteristic to the vibration characteristic of the entire structure before the mechanical characteristic change calculated by the modal analysis means. In the vibration measurement system including the E-BBA vibration characteristic calculation means for calculating and predicting the above, regarding the mode shape coefficient of the vibration characteristics obtained by the modal analysis by the modal analysis means, the countermeasure component part of the structure. The data regarding the connection point in the virtual connection region between the non-countermeasure component and the non-countermeasure component part is regarded as a true value, while the data in the non-countermeasure component part-side internal region excluding the corresponding bond point is included in the vibration characteristics obtained by the FEM analysis means. The difference from the mode shape coefficient is calculated, and the mode shape coefficient when the difference is minimized is used as the correct mode shape coefficient in the above E-BB. A vibration measuring system, characterized by further comprising mode shape coefficient interpolation correcting means for inputting to the vibration characteristic calculating means.
【請求項4】 振動特性演算手段は、後処理手段として
の感度解析手段を備えていることを特徴とする請求項2
又は3記載の振動測定システム。
4. The vibration characteristic calculation means is provided with a sensitivity analysis means as a post-processing means.
Alternatively, the vibration measurement system according to item 3.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6684168B1 (en) * 1999-04-20 2004-01-27 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Body displacement and vibration analysis method
US6763311B2 (en) 1999-03-15 2004-07-13 Hitachi, Ltd. Shaking test apparatus and method for structures

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