[發明專利]平面聲波激勵的自由邊界下飛機壁板振動裝置及使用方法

有效

• 申請號: 201810534726.1
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108731891B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 李暉;羅忠卓;馬輝;吳懷帥;邵震;丁康康;劉遠凝
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 俞魯江

本發明屬于振動測試技術領域，具體涉及一種基于平面聲波激勵的自由邊界下飛機壁板振動裝置及使用方法，該裝置包括輔助定位裝置、全方位測量裝置、自動調整懸掛裝置、可移動聲波激勵裝置和輔助工具裝置，輔助工具裝置支撐另外四個裝置，并提供實驗裝備的輔助功能，自動調整懸掛裝置在振動試驗開始之前懸掛飛機壁板并調整飛機壁板高度，可移動聲波激勵裝置是振動實驗裝備的振動源，全方位測量裝置測量收集飛機壁板振動時的數據，輔助定位裝置保證每次振動過程后飛機壁板可以回到測量原點。本裝置適用于測量各種飛機壁板的動特性，該裝置可以直接通過平面聲波激勵得到飛機壁板振動的相關數據，然后通過計算機軟件分析即可，簡單高效，數據準確。

技術領域

本發明屬于振動測試技術領域，具體涉及一種基于平面聲波激勵的自由邊界下飛機壁板振動裝置及使用方法。

背景技術

隨著飛機性能的不斷提高,飛機的強噪聲環境對其結構的影響日趨嚴重,聲振導致飛機結構的疲勞損傷,嚴重地威脅著飛機的安全。因此,研究聲疲勞的產生機理和防止聲疲勞破壞的有效控制方法是飛機設計的重要課題。影響飛機結構聲疲勞損傷的因素較復雜,目前難于用純理論計算方法,正確地預計結構的抗聲疲勞壽命。

飛機壁板是航天飛機的主要結構部件之一，研究飛機壁板的動特性問題對于中國航天事業的作用十分重大的。目前研究的主要手段是將有限元分析和模態試驗相結合,利用有限元法分析設計結構的動態特性,然后對該結構進行試驗模態分析,從而檢驗有限元分析方法的可信度。利用經過驗證的簡化模型和計算方法,分析結構參數改變時對系統動特性的影響,進而實現結構的優化設計。但這種手段存在了一些弊病，例如設計并驗證結構的可靠性會浪費大量的時間，降低實驗效率；結構模型經過簡化分析后會使實驗數據出現偏差等等。而目前采用的實驗模態測試手段，多依靠激振器和模態力錘，這兩種方式都是接觸式激勵方法。一方面，激振器會因為前端頂桿的力傳感器帶來附加質量的影響，另一方面，力錘也存在激振力道難以控制和“雙擊”現象，且容易造成局部受力過大和結構變形，進而影響測試精度。

由于平面聲波在均勻的理想媒質中傳播時，聲壓幅值和質點速度幅值都是不隨距離改變的常數，也就是聲波在傳播過程中不會有任何衰減，因此平面聲波激勵是一種較為優異的非接觸激振方法。如果可以利用高強度的平面聲波對飛機壁板進行直接激勵，這樣既可以保證接觸激勵時不會帶來附加質量和剛度的影響，同時也可以達到利用“聲致振動”的目的，故研究此類裝置及其測試方法具有重要的工程應用價值。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種基于平面聲波激勵的自由邊界下飛機壁板振動裝置及使用方法。

具體技術方案如下：

平面聲波激勵的自由邊界下飛機壁板振動裝置，包括輔助定位裝置、全方位測量裝置、自動調整懸掛裝置、可移動聲波激勵裝置和輔助工具裝置，所述輔助工具裝置支撐所述輔助定位裝置、全方位測量裝置、自動調整懸掛裝置和可移動聲波激勵裝置，并提供實驗裝備的輔助功能，所述自動調整懸掛裝置在振動試驗開始之前懸掛飛機壁板并調整飛機壁板高度，所述可移動聲波激勵裝置是振動實驗裝備的振動源，所述全方位測量裝置測量收集飛機壁板振動時的數據，所述輔助定位裝置保證每次振動過程后飛機壁板可以回到測量原點。

所述輔助工具裝置包括底部平臺，支撐柱，頂部平臺，消聲室，左右側拉門、操作面板、飛機壁板和工業高速照相機，所述支撐柱立于底部平臺上，所述消聲室立于底部平臺之上，并且將振動實驗裝備的全部裝置籠罩在內；所述頂部平臺由支撐柱支撐，所述操作面板安裝在拉門上；左右側拉門安裝在底部平臺上，位于底部平臺前端，所述左右側拉門可以拉開和關緊；所述飛機壁板由繩索懸掛于振動實驗裝備中，在振動試驗中為自由態，工業高速照相機安裝在后側支撐柱上。