[發(fā)明專利]基于激光測(cè)振的纖維復(fù)合薄板非線性振動(dòng)表征測(cè)試方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810553320.8
• 申請(qǐng)日: 2018-06-01
• 公開（公告）號(hào): CN108760020A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李暉;韓清凱;許卓;常永樂;孫偉;羅忠;江繼祥;聞邦椿;劉遠(yuǎn)凝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): G01H9/00
• 分類號(hào): G01H9/00
• 代理公司: 沈陽(yáng)優(yōu)普達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 李曉光

1.一種基于激光測(cè)振的纖維復(fù)合薄板非線性振動(dòng)表征測(cè)試方法，其特征在于：首先需要準(zhǔn)確獲得纖維復(fù)合薄板的關(guān)鍵模態(tài)參數(shù)，然后按照從時(shí)域到頻域再到時(shí)頻域的測(cè)試思路進(jìn)行非線性振動(dòng)表征測(cè)試，包括以下步驟：

1)測(cè)試?yán)w維復(fù)合薄板各階的固有頻率；

2)根據(jù)纖維復(fù)合薄板各階的固有頻率獲取纖維復(fù)合薄板各階的模態(tài)振型；

3)諧波失真非線性表征測(cè)試；

4)非線性時(shí)變阻尼表征測(cè)試；

5)硬/軟式剛度非線性表征測(cè)試；

6)隨振幅依賴的非線性阻尼表征測(cè)試；

7)非線性跳躍表征測(cè)試；

8)超/亞諧波共振非線性表征測(cè)試：

9)內(nèi)共振非線性表征測(cè)試。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光測(cè)振的纖維復(fù)合薄板非線性振動(dòng)表征測(cè)試方法，其特征在于步驟9)是通過步驟1)準(zhǔn)確獲得復(fù)合薄板各階固有頻率的基礎(chǔ)上，判斷各階固有頻率是否存在成整數(shù)比例的頻率關(guān)系，如果存在，則對(duì)其開展內(nèi)共振非線性表征測(cè)試，內(nèi)共振非線性表征測(cè)試包括以下步驟：

901)理論計(jì)算內(nèi)共振固有頻率及復(fù)合薄板加工制造：

首先，在內(nèi)共振固有頻率理論計(jì)算環(huán)節(jié)，需要通過整數(shù)倍協(xié)調(diào)法實(shí)現(xiàn)固有頻率的計(jì)算，并確定復(fù)合薄板a，b，h的宏觀尺寸關(guān)系；在加工制造復(fù)合薄板的環(huán)節(jié)，結(jié)合本身實(shí)驗(yàn)條件、廠家生產(chǎn)條件，且在保證可靠的工藝要求的前提下，最終確定纖維增強(qiáng)復(fù)合薄板的各層鋪設(shè)參數(shù)，并制備出符合內(nèi)共振測(cè)試要求的宏觀板件；

902)內(nèi)共振整數(shù)倍關(guān)系判定及協(xié)調(diào)：

判定實(shí)際測(cè)試的復(fù)合薄板的內(nèi)共振固有頻率f1和f2是否滿足整數(shù)倍關(guān)系，若實(shí)測(cè)的f1和f2不滿足整數(shù)倍關(guān)系，則進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)的微調(diào)，利用夾具重新夾持復(fù)合薄板，通過不斷協(xié)調(diào)的方法，最終使其固有頻率呈現(xiàn)整數(shù)倍關(guān)系；

903)共振現(xiàn)象表征測(cè)試：

在保證完成上述環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，對(duì)復(fù)合薄板的非線性內(nèi)共振問題進(jìn)行表征測(cè)試研究，總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并歸納其變化規(guī)律。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光測(cè)振的纖維復(fù)合薄板非線性振動(dòng)表征測(cè)試方法，其特征在于步驟1)中，測(cè)試?yán)w維復(fù)合薄板各階的固有頻率包括：

101)利用錘擊法測(cè)得復(fù)合薄板各階固有頻率的初步值，并通過振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，以基礎(chǔ)激勵(lì)的方式對(duì)其進(jìn)行定幅掃頻激勵(lì)，掃描頻段選擇為被測(cè)試階固有頻率的75％～125％；

102)利用激光測(cè)振儀對(duì)復(fù)合薄板進(jìn)行掃頻測(cè)試，并獲得掃頻激勵(lì)下的三維瀑布圖；

103)通過辨識(shí)三維瀑布圖上的響應(yīng)峰值及其頻率值，來精確獲得復(fù)合薄板的各階固有頻率。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光測(cè)振的纖維復(fù)合薄板非線性振動(dòng)表征測(cè)試方法，其特征在于步驟2)中，獲取纖維復(fù)合薄板各階的模態(tài)振型包括：

201)在測(cè)試獲得復(fù)合薄板的固有頻率后，利用所開發(fā)的振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行定頻激勵(lì)，使其在被測(cè)試階固有頻率處達(dá)到共振狀態(tài)；

202)在選定的響應(yīng)測(cè)點(diǎn)位置，布置一個(gè)輕質(zhì)加速度傳感器，并設(shè)置為參考點(diǎn)；

203)建立復(fù)合薄板的激光掃描線框模型，并通過激光掃描系統(tǒng)進(jìn)行逐行掃描，同時(shí)記錄加速度傳感器和激光測(cè)振儀獲得的復(fù)合薄板各行的掃描信號(hào)和參考點(diǎn)的信號(hào)；

204)獲得掃描信號(hào)與參考點(diǎn)信號(hào)的傳遞率函數(shù)，提取其幅值和相位信息，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和縮減處理，再將處理后的數(shù)據(jù)加載到纖維增強(qiáng)復(fù)合薄板的線框模型上來實(shí)現(xiàn)被測(cè)試階模態(tài)振型的繪制，重復(fù)此步驟，依次獲得各階模態(tài)振型。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光測(cè)振的纖維復(fù)合薄板非線性振動(dòng)表征測(cè)試方法，其特征在于步驟3)中，諧波失真非線性表征測(cè)試為：

301)從時(shí)域角度獲取非線性基本方法，根據(jù)步驟1)中測(cè)試獲得的纖維復(fù)合薄板被測(cè)階的固有頻率，分別在被測(cè)試階共振頻率和非共振頻率下激勵(lì)復(fù)合薄板，并測(cè)試其上述激勵(lì)頻率下的振動(dòng)響應(yīng)；

302)從振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)的頻譜圖觀察響應(yīng)信號(hào)的頻率成分，結(jié)合信號(hào)的時(shí)域波形，鑒別復(fù)合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是否存在諧波失真現(xiàn)象。