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采用锤击法试验测试锥螺旋弹性管束的固有特性，由于锥螺旋管束的模态频率范围较窄，在锥螺旋管束固有特性的试验测试中，激励力锤的锤头选用塑料锤头。图1-24所示为锥螺旋管束的模态测试现场，锥螺旋管束的入水口和出水口固定支撑在钢制平台上，由于平台重量较大，其固有频率远小于锥螺旋管束的低阶频率范围，从而对锥螺旋管束的固有特性影响较小。
结合有限元数值模拟分析结果，锥螺旋管束模态分析的测试点网格模型如图1-25所示。在试验中，节点1及节点111作为固定支撑点与底板连接，加速度传感器布置在节点50附近，通过激励力锤依次敲击109个测试点，分别记录激励力信号及管束响应信号，并进行后续GLOBAL、ERA拟合分析。
图1-24 锥螺旋管束模态测试现场
图1-25 锥螺旋管束模态分析的测试点网格模型
在试验测试之前对锥螺旋管束的固有振动特性进行了有限元计算分析，结果表明，螺旋管束的固有振型分为纵向振动和横向振动。纵向振动即管束沿着 z 轴伸缩振动，横向振动即管束在 x-o-y 平面内的摆动。因此，在试验测试管束的固有振动特性时，需要对管束进行两次激振测试和信号采集：
1）在测试点50处布置 z 向加速度传感器，在其他109个测试点依次施加 z 向激励力，采集管束振动加速度响应信号并分析管束的纵向振动特性。
2）在测试点50处布置 x 向（或 y 向）加速度传感器，在其他109个测试点依次施加 x 向（或 y 向）激励力，采集管束加速度响应信号并分析管束的横向振动特性。
在此基础上，整合两次分析结果。利用有限元方法建立管束有限元分析模型，利用数值模拟方法求解管束的固有振动特性，并与试验结果进行对比。
在锥螺旋管束的模态测试试验中，管束的结构参数包括螺距、大小端半径、截面直径、壁厚及自由端连接体尺寸等，具体的结构参数见表1-11。
表1-11 管束的结构参数
模态试验采样频率的选择需兼顾考虑模态遗漏及频谱混乱问题，本次试验采用的采样频率为512Hz，具体的试验参数同表1-7。图1-26所示为锥螺旋弹性管束的集总平均频响函数曲线，可以看出，当频率较小时，频响函数的曲线峰值密集，表明管束的低阶固有频率非常接近。因此，在后续的试验模态拟合过程中，分别采用频域GLOBAL算法和时域特征系统通过算法ERA对管束的固有频率和振型进行拟合计算。