[發明專利]基于激光測振的纖維復合薄板非線性振動表征測試方法

在審

• 申請號: 201810553320.8
• 申請日: 2018-06-01
• 公開（公告）號: CN108760020A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 李暉;韓清凱;許卓;常永樂;孫偉;羅忠;江繼祥;聞邦椿;劉遠凝
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 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: 李曉光

本發明涉及一種基于激光測振的纖維復合薄板非線性振動表征測試方法，首先需要準確獲得纖維復合薄板的固有頻率和模態振型，然后按照從時域到頻域再到時頻域的測試思路進行非線性振動表征測試，具體步驟為：測試纖維復合薄板各階固有頻率；根據固有頻率測試纖維復合薄板各階模態振型；諧波失真非線性表征測試；非線性時變阻尼表征測試；硬/軟式剛度非線性表征測試；隨振幅依賴非線性阻尼表征測試；非線性跳躍表征測試；超/亞諧波共振非線性表征測試；內共振非線性表征測試。本發明方法通過一次測試可獲得纖維復合薄板多種非線性振動表征，且測試結果較為精準，測試效率提高，為建立該類型復合結構非線性振動測試的方法體系提供重要參考。

技術領域

本發明涉及一種振動測試技術，具體為一種基于激光測振的纖維復合薄板非線性振動表征測試方法。

背景技術

纖維增強復合材料比強度高、比模量高、熱穩定性好，還有一定的阻尼減振能力，因此被廣泛應用于航空、航天、船舶、兵器工業等重要領域。目前，工程實際中存在大量通過該類型材料制成的典型復合薄板結構件，如太陽能帆板、航空發動機風扇葉片以及大型風力機葉片等。然而，由于纖維增強復合材料不同于常規材料，其性能具有明顯的各向異性，其宏觀薄板結構件還表現出非線性剛度及阻尼等振動特點。例如，其固有頻率會隨著外界激振幅度的增大會出現降低，呈現軟式非線性剛度特點；其阻尼參數也受到外界激振幅度及頻率變化的影響。上述非線性特點給傳統的以線性等效為主的振動測試及分析方法帶來很大的困難與挑戰。

雖然人們對纖維增強復合薄板結構開展了大量的研究工作，但絕大多數與線性振動問題有關，對其非線性振動特點和行為開展測試研究的相對較少。在已開展的非線性研究中，研究方向多集中在解析和仿真層面，所開展的實驗測試研究也僅僅是為了驗證解析結果的正確與否，測試內容不夠豐富，并沒有形成一套科學準確的測試方法和流程，不能夠同時詳細表征出纖維增強復合薄板的多個非線性振動的現象。為此，有必要繼續研究其非線性振動實驗技術，特別應在提高纖維增強復合薄板多種非線性現象同時測試過程中的測試精度與測試效率等方面投入更大精力。

目前，能夠滿足上述需求的技術方案尚未見報道。

發明內容

針對現有技術中纖維復合薄板非線性振動表征測試沒有形成一套科學準確的測試方法和流程，不能夠同時詳細表征出纖維增強復合薄板的多個非線性振動的現象等不足，本發明要解決的問題是提供一種測試效率高、測試精準度高的基于激光測振的纖維復合薄板非線性振動表征測試方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

本發明一種基于激光測振的纖維復合薄板非線性振動表征測試方法，首先需要準確獲得纖維復合薄板的固有頻率和模態振型，然后按照從時域到頻域再到時頻域的測試思路進行非線性振動表征測試，包括以下步驟：

1)測試纖維復合薄板各階的固有頻率；

2)根據纖維復合薄板各階的固有頻率獲取纖維復合薄板各階的模態振型；

3)諧波失真非線性表征測試；

4)非線性時變阻尼表征測試；

5)硬/軟式剛度非線性表征測試；

6)隨振幅依賴的非線性阻尼表征測試；

7)非線性跳躍表征測試；

8)超/亞諧波共振非線性表征測試：

9)內共振非線性表征測試。

步驟9)是通過步驟1)準確獲得復合薄板各階固有頻率的基礎上，判斷各階固有頻率是否存在成整數比例的頻率關系，如果存在，則對其開展內共振非線性表征測試，內共振非線性表征測試包括以下步驟：

901)理論計算內共振固有頻率及復合薄板加工制造：