[發明專利]結構激振試驗新裝置

無效

• 申請號: 201010237891.4
• 申請日: 2010-07-27
• 公開（公告）號: CN101936802A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發明（設計）人: 丁聲榮;霍艷華;張浩;謝邦華;賴震宇
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于結構試驗領域，特別涉及多自由度結構系統各階固有頻率及其主振型的測定試驗，可用于測定由兩個及兩個以上的獨立坐標來描述的振動模型的各階固有頻率及其主振型。

背景技術

實際工程中的許多振動都可以簡化抽象為由兩個及兩個以上的獨立坐標來描述的振動模型，這就是多自由度系統振動問題，為此通過測定多自由度系結構統各階固有頻率及其主振型具有非常現實的工程意義。目前的主要試驗裝置是傳統的力學多功能試驗臺。

傳統的試驗臺模型是將兩個或三個集中質量鋼塊固定在鋼絲繩上，用不同的重量的質量塊來調整鋼絲繩的張力，固定在鋼絲繩上的集中質量鋼塊在鉛垂平面內沿垂直方向運動時，鋼絲繩的張力相當于一個彈簧，忽略鋼絲繩的質量，整個系統就簡化為多自由度系統振動的力學模型。然后通過磁力激振測定系統的固有頻率和主振型。

但是傳統的力學試驗臺模型存在以下不足：

1、振型不直觀。力學試驗臺模型質點和鋼絲為水平布置，激振后所產生的振型為水平振型，與工程實際情況的振型為豎直振型不一致，不利于學生直觀理解。

2、激振點不符合工實際情況情況。傳統的力學試驗臺模型裝置是直接對某個質點(質量塊)激振，而工程實際中的震動往往是從結構底部即基礎開始，然后通過剪力分配向上傳遞，根據不同的震動頻率產生不同的振型。傳統的力學試驗臺模型裝置容易給學生產生誤導。

3、試驗效果難于把握。傳統的力學試驗臺裝置在試驗過程中鋼絲的張力靠質量塊來調節，從而實現其器彈簧的效果，且其激振是靠磁力來實現，這就導致在實驗過程中如果鋼絲太緊，磁力不夠無法實現激振，若鋼絲太松則磁力易將質點吸住也不能實現試驗，這就使得試驗效果很難把握。

發明內容

本發明目的是為了公開一種能克服上述缺點、易于操作、與工程實際接近且能達到理想效果的多自由度結構系統各階固有頻率及其主振型的測定試驗新裝置。

為實現上述發明的目的可以通過以下技術方案實現：該試驗裝置包括兩個或三個集中質量塊，兩段或三段聯系桿，一個剛性底座，一個非接觸性磁力激振器，一個激振信號源。

試驗裝置是豎直布置，集中質量塊固定在聯系桿上，聯系桿又固定在剛性支座上，非接觸性磁力激振器和激振信號源分別與剛性支座相連，固定在聯系桿上的集中質量塊在鉛垂平面內沿水平方向運動時，聯系桿相當于一個彈簧，忽略聯系桿的質量，則整個系統就可以簡化為多自由度系統振動的力學模型

上述試驗裝置的工作原理是：通過激振信號源向非接觸性磁力激振器發射激振信號，通過非接觸性磁力激振器對剛性底座發射簡諧力的激勵使得系統發生振動，則振動響應是其主振型的疊加當激振力的頻率與系統的某一階固有頻率相同時，系統就發生共振響應，這時候系統的振動響應就是這階固有頻率的主振型，而其它振型的影響可忽略不計，通過共振現象來判定多自由度系統的固有頻率，并觀測系統的主振型。

上述集中質量塊可以是鋼塊，也可是有一定質量的橡膠、玻璃塊等，其形狀可以為圓形也可以為方形，其主要作用是模擬系統的質點自由度，各質量塊之間必須用聯系桿相互聯系形成多自由度振動系統。

上述聯系桿有兩種形式，一是質量較輕、剛度適中的鋼絲，二是質量很輕的柔性材料，比如線。聯系桿的主要作用是將各質量塊相互聯系成整體，形成多自由度振動系統。聯系桿必須質量很輕，在激振過程中可忽略其質量。

上述剛性底座是剛性較大的鋼塊，其尺寸大小可根據整個試驗裝置大小確定，其主要作用是固定整個多自由度激振系統，并接受非接觸性磁力激振器發出的簡諧力的激勵，并將簡諧力傳遞到整個系統，使得系統發生共振。

上述非接觸性磁力激振器可根據試驗要求定制，其主要作用是接收激振信號源發出的頻率，并向剛性底座發出簡諧力的激勵使系統發生振動。

上述激振信號源可根據實驗要求所需要的頻率定制，其主要作用是向非接觸性磁力激振器發射激振信號。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

1、振型直觀：該試驗裝置各質量塊是沿豎直方向布置，在振動過程中是在鉛直平面內水平運動，其共振過程中產生的振型與一般工程及教材所述振型完全一樣，易于學生理解比對。

2、激振情況完全符合工程實際：通該裝置是對剛性底座進行激振，與工程中振動信號往往發生在基礎部位完全相符，能在試驗過程中建立實際工程概念。

3、試驗效果易于把握：該試驗裝置在試驗過程中是對剛性底座發射簡諧的激勵力，底座具有一定剛性，不易與非接觸性激振器發生接觸，另一方面聯系桿不需通過質量塊來調節其張力，不會產生張力過大無法振動的現象。

附圖說明