随着机械结构运转速度与工作效率越来越高，对结构的关注也从静力学与静态响应向动力学与动态响应延伸。在设计环节，工程师通常借助CAE工具对机械结构进行动力学与动态响应分析，以了解结构的动态特性。由于模态参数仅与结构本身与安装方式有关，能够全面反映结构的动态特性，因此模态分析也是机械CAE分析中最常使用的分析方法之一。但单纯借助CAE工具进行模态分析所得到结果往往与实际有所偏差，在工程中可以依靠模态测试分析的方法弥补CAE工具的不足，指导工程师进行动力学设计分析与优化。
1模态测试分析在产品设计中的作用
模态测试分析在机械结构或产品的设计环节有重要作用，具体用途分述如下。
（1）CAE模型的优化
模态参数的获取往往有两种途径，一种是通过CAE软件，例如有限元计算软件，一种是通过模态试验的方法。相对于CAE方法，模态试验获得的结果与实际结构完全相符，实际上在工程中，通常也是通过模态试验结果对CAE模型进行校验优化。
一般对单一零件进行的CAE模态分析结果与模态试验分析结果能够很好的匹配，对由零件或部件组成的装配体则需要对模型进行修正才能与模态试验结果匹配，这主要是由于对于装配体，除了确定零件或部件本身的属性，还需确认零件与部件之间的接触刚度、接触阻尼等参数，尤其对于机械结构，阻尼主要来源于结构接触面的阻尼，此时需要参照模态试验结果通过不断调整接触面参数使CAE模型更好的与实际结构相适应。
（2）避免结构固有频率的耦合
在机械动力学设计环节，通常将结构固有频率与工作频率进行一定程度区分，以避免共振问题的发生。但很多机械结构往往是由多零件装配而成，运行过程中多个部件同时运转工作，工作频率往往并非单频信号，而更多的呈现为一种宽频激励。此外，机械振动通常存在两个过程，稳态过程中振动频率为结构工作频率，而在瞬态过程中除了工作频率成分还包含结构的固有频率成分。基于此，在机械动力学设计中，除了需要关注结构固有频率与工作频率之间的关系外，还应注意将结构之间固有频率进行分离，以避免振动耦合的发生。由于整备状态下的机械结构边界条件复杂，部件之间的接触刚度与阻尼往往难以确定，此时可以通过使用模态试验的手段确定各个部件整备状态下的固有频率等模态参数。
（3）确定结构固定位置
部件的与主体结构的连接位置的选择对于机械设备的可靠性也有重要影响，在作者接触的相关案例中，有很多是由于安装位置选择不当使连接结构振动过大导致较早的出现疲劳失效等问题。结构振动的形式实际上由工作频率附近的几阶模态叠加而成，模态振型的一个特点是其通常具有节点，利用主要模态振型的节点作为结构固定连接位置，可以使连接结构承受更小的振动。例如图1汽车排气管的悬挂位置选择中，通过模态测试得到主要模态振型，确定节点及节点附近位置作为排气系统悬挂点。
（4）闭环控制结构的优化
很多机械结构通过闭环控制实现自主工作，例如很多飞行器，使用传感器测量飞行器姿态，根据传递关系对舵面等控制结构进行调整，随后再进行姿态的测量，根据测量结果继续调整控制面从而实现闭环控制。这其中有两个环节需要使用传感器测量，一是飞行器的姿态，二是控制面调整幅度，这两个环节需要得到的往往是结构的刚体运动幅度，但是实际上用于测量幅度的传感器所测量到的结果包含了结构的刚体变形和弹性体变形两部分，如果不经滤波等方法处理，则会得到错误的姿态信息。在闭环控制系统的设计环节，需要通过模态测试确定控制结构的模态参数，从而对传感器测试数据进行调整。
2模态测试分析在产品检测中的应用
如第一章所述，结构的模态参数取决于结构本身的动态特性和边界条件，当边界条件确定后，模态参数就仅与结构本身相关，结构尺寸、质量、密度、刚度等因素的变化都会引起模态参数的变化，因此可以利用模态参数的这一特点进行产品质量的检测。当然，模态参数对上述参数变化的敏感程度并不相同，所体现出来的检测效果与检测效率也不同，例如尺寸偏差虽然也可以反映在模态参数中，但机械结构所允许的尺寸偏差所引起的模态参数变化通常很小，容易掩盖在测试误差中。而像金属材料成型工艺或热处理工艺所引起的产品力学性能的改变则较为容易通过使用模态测试的手段进行甄别。
制约模态测试方法在产品质量检测中广泛应用的因素主要有两个，一是模态测试的专业性，模态测试涉及到包括数字信号处理、参数识别、结构动力学、电子电路等在内的多学科专业知识，熟练掌握模态测试工具需要较长时间的经验与知识积累，但对于特定的结构，模态测试方法与方案通常可以固定，再结合自动分析处理软件，即可实现测试的流程化。另一个制约因素是传感器的布置往往比较耗时，尤其是对于不锈钢等无法使用磁座进行传感器固定的材料，而且对于对称结构或轻质结构，传感器的附加质量会影响模态参数的准确识别。为了解决此类问题，开发了利用传声器进行模态测试的方法。
3模态测试分析在产品优化中的应用
产品如果在设计阶段为考虑动力学问题或进行的动力学分析不够全面准确，可能会在产品交付后出现一些与动力学相关的问题，例如振动噪声过大、结构过早疲劳失效等。在引发上述问题的原因中，未将运转工作频域与结构固有频率进行有效分离而引发共振是较为常见的原因之一。当产品出现振动相关问题时，如果认为有可能是共振问题，则可通过调整结构的工作频率进行验证。当工作频率达到某一固定值时，振动或噪声幅度明显增大，而不论高于或是低于此频率振动幅度都有所降低，则说明问题可能与共振有关，可借助专业测试设备进一步确认。
在明确共振问题后，应先对结构进行准确的模态分析，根据分析结果确定优化方案，必要时可以结合灵敏度分析方法提高优化方案的效果。如不进行模态分析直接进行结构优化，则可能无法达到优化目标，例如希望通过增加约束影响结构固有频率，如未对模态振型进行分析，将约束加至振型节点或振型位移较小的方向，则可能无法有效改善结构固有频率。