有限元模型验证——模拟模型与模态试验数据的对比
有限元（FE）模型能够大幅缩短开发时间并降低成本，因为相关工作可在计算机上完成，从而减少原型制作的需求。但主要问题在于，这些有限元模型必须能够预测“真实”设备的行为。所谓“有限元法（FEM）验证”的概念，就是将仿真结果与实际测试数据（即所谓的实验模态测试）进行对比。 对于大多数实际案例，都需要将有限元模型与实验数据进行比对，以获得经过验证的模型——这种模型才值得信赖，并可用于预测设备在受载或经过微小修改后的行为。如果模型与实验结果不符，那么将其用于设计目的便毫无意义。
用于验证有限元仿真模型的典型试验装置
为了作为有限元仿真模型的对应物进行实验振动测试，必须将试样固定好，当然还必须对其施加激励使其振动。这要求以特定方式对试样进行激励，以覆盖感兴趣的频率范围并在特定位置施加激励。这种方法可能与仅考虑试样固有特性的数值有限元仿真不同。后者是针对假设的一组材料特性和边界条件来求解运动微分方程。 因此，严格来说，实验结果仅代表试样在特定激励方式和特定安装条件下的响应。通过曲线拟合程序（作为后处理的一部分）可从实验结果中提取振动模态。
基于扫描激光多普勒振动测量的有限元模型验证
能否信任该实验结果？在定义模态试验方案时，应复现有限元模型的边界条件，以便对比有限元计算结果与测量结果。频率带宽和选定的测量点等测量参数需与任务要求相匹配。在建模过程中，应避免或考虑质量加载或加固效应。利用光作为传感器，使激光扫描式激光测振仪采集的数据成为模型验证过程中更具说服力的输入依据。 由于传感器由软件定义且样品可自动扫描，激光测量法提供了极高的空间测量分辨率。动态的2D/3D挠度图可提供直观的可视化效果，这也有助于减少后续验证和评估过程中残留的模糊性。由此获得的更多采样点使得后处理中的曲线拟合更加精准，从而更好地识别局部参数偏差，例如局部阻尼或质量分布的局部变化。
产品开发阶段
有限元法与仿真模式之间的关联：频率、阻尼和MAC
比较有限元模型与实验结果有两个参数：即通过求解模型中的运动微分方程所得的特征值和特征向量。它们分别对应于实验测试中的共振频率和模态形状。最简单的方法是先比较频率，然后通过目视方式比较特征向量和模态形状。使用模态保证准则（MAC）来比较模态形状，是获得客观、定量比较结果的一种常见方法。 MAC需要模态振动模式而非运行位移形状（ODS）作为输入。这些参数是通过曲线拟合过程从实验结果中提取的，该过程属于后处理环节。
为何要使用激光振动测量法对模拟的有限元模型进行验证
对于简单的样本（如铸造金属板），只要以合理的方式选择有限元，当今的有限元模型就能非常精确地预测振动模态和共振频率。但当部件和建模结构变得更加复杂时，情况就不同了。一旦存在多个通过接头相互连接的部件，或者它们由复合材料制成，模拟结果在初次计算时可能就远不如预期可靠。 因此，这些有限元模型需要与实际实验数据进行比对验证。如果模型能在所需的工作条件范围内正确预测实验数据，则该模型被视为已验证。因此，对于大多数实际案例而言，有限元模型都需要通过与实验数据比对验证，才能获得一个可信的、经过验证的模型，该模型随后可用于预测受载状态下的行为或经过微小修改后的行为。如果模型与实验结果不符，将其用于设计目的便毫无意义。
MEMS 与微结构：激光振动测量如何帮助验证有限元模型
MEMS 传感器被广泛应用于许多日常物品中，从轮胎压力传感器到手机皆是如此。计算机仿真模型对于 MEMS 器件的开发至关重要，但需要通过与精确的实验数据进行对比来验证和优化。这些用于表征 MEMS 实际物理机械响应的验证数据，可通过基于激光的显微式测振仪（Micro System Analyzers）以及可选的晶圆探针台轻松获取。
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用于验证FE模型的测试服务与应用支持
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