[發明專利]一種用于輕質桿件雙向耦合振動的非接觸測量方法

在審

• 申請號: 201910633230.4
• 申請日: 2019-07-15
• 公開（公告）號: CN110514285A
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發明（設計）人: 張偉;劉濤;鄭巖
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 11203 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 沈波<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明公開了一種可同步測量輕質桿件彎曲振動和軸向振動的非接觸雙向耦合振動激光測量方法，屬于機械振動測量技術領域；該方法能夠有效采集振動實驗中桿件的彎曲振動和軸向振動對應的位移數據。本發明通過間接測量輕型方形附件裝置在輕質桿件彎曲振動和軸向振動兩個方向的位移的變化量達到測量輕質桿件彎曲振動和軸向振動的耦合位移目的，輕質方形附件的材料采用硬質泡沫塑料或者巴沙木等輕質材料，輕質方形附件對被測桿件慣性的影響可以忽略不計，數據采集設備布置方便，位移計算簡單。

技術領域

本發明公開了一種可同步測量輕質桿件彎曲振動和軸向振動的非接觸雙向耦合振動激光測量方法，涉及機械振動測量技術領域，尤其涉及一種輕質桿件彎曲振動和軸向振動兩類振動耦合的雙向位移激光測量方法。

背景技術

桿件是工程中應用最為廣泛的結構之一，也是振動領域常見的測量對象。由于輕質復合材料迅速發展及大規模應用，輕質桿件也因其優異的力學性能被廣泛應用在汽車、船舶及航空航天等不同領域。對輕質桿件進行振動測量既可為理論分析提供實驗驗證，也是保證各類輕質桿件安全可靠工作的前提。非接觸式振動測量技術可在輕質材料振動測量過程中提供精確的數據采集結果，然而輕質桿件缺少較大的反射平面，且振動是以彎曲振動和軸向振動兩種振動耦合的形式出現，無法使用激光直接對其進行耦合振動測量。因此，為使實驗得以有效實施，必須設計合理的測量方法，這對輕質桿件彎曲振動和軸向振動的耦合位移數據采集具有重要意義。

為適應航天任務需要，高性能的輕質復合材料桿件已成為航天器中起到支撐作用的主要部件之一，被廣泛應用于衛星太陽能板、可展天線環形桁架及外接天線等結構中。為保證在軌航天器能夠安全運行，必須在設計制造時進行詳細的實驗研究，這要求測試人員需要完整地采集輕質桿件軸向振動和彎曲振動的數據。因此，以航天器中的輕質桿件為研究對象，設計合理可行的振動測量方法是十分必要的。本設計給出了一種可以加裝在桿件上的方形輕質附件裝置，可利用兩臺激光傳感器從不同角度同步測量輕質附件的雙向耦合位移變化，解決了在圓柱形桿件上選取軸向振動及彎曲振動測量點的難題，也為研究輕質復合材料桿件的穩態響應和動力學分析提供了便利。

發明內容

為了解決同步測量輕質桿件軸向振動和彎曲振動雙向耦合振動問題，本發明提供了一種可同步測量輕質桿件彎曲振動和軸向振動的非接觸雙向耦合振動激光測量方法，該方法可有效采集振動實驗中桿件的彎曲振動和軸向振動對應的位移數據。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為一種用于輕質桿件雙向耦合振動的非接觸測量方法，通過將桿件軸向振動和彎曲振動對應的耦合位移轉化為兩組垂直被測平面的位置變化來進行數據采集，避免實驗裝置因布置數據采集器而帶來的不便。用于本方案測量的輕質方形附件裝置(1)的構成如圖1.1所示。

圖1.2和圖1.3分別為輕質方形附件裝置側視面(2)和輕質方形附件裝置俯視面(3)的示意圖。輕質方形附件裝置(1)分為輕質方形附件裝置上部(4)和輕質方形附件裝置下部(5)兩部分。輕質方形附件裝置正面(6)為軸向振動測量反射面，輕質方形附件裝置結合面(7)為輕質方形附件裝置上部(4)和輕質方形附件裝置下部(5)之間的面，輕質方形附件裝置上部(4)和輕質方形附件裝置下部(5)之間通過樹脂膠粘結形成輕質方形附件裝置附件結合面(7)。桿件連接孔(8)為輕質方形附件裝置結合面(7)中間的結構，桿件(9)通過桿件連接孔(8)與輕質方形附件裝置(1)相配合，桿件連接孔(8)的尺寸以桿件的尺寸為基準。桿件(9)與輕質方形附件裝置的裝配見圖2。

本方法的實施過程如下：

步驟1：根據輕質桿件(9)的外徑，確定桿件連接孔(8)的直徑，制作輕型方形附件裝置(1)。將輕質方形附件裝置上部(4)和輕質方形附件裝置下部(5)通過樹脂膠粘結形成輕質方形附件裝置附件結合面(7)，固定在輕質桿件(9)上，形成輕型方形附件裝置(1)和輕質桿件(9)的組合體。