[發明專利]一種整體葉盤多載荷振動實驗裝置及方法

在審

• 申請號: 202010370208.8
• 申請日: 2020-05-06
• 公開（公告）號: CN111504585A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 陳玉剛;徐安楊;杜永恩;翟敬宇;蔡文哲;秦勇
• 申請（專利權）人: 大連理工大學;北京動力機械研究所
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪

1.一種整體葉盤多載荷振動實驗裝置，其特征在于，包括機箱、模擬輸出板卡、壓電陶瓷驅動電源、壓電陶瓷激振器、加速度傳感器、壓電薄膜、數據采集分析儀、上位機、振動臺、功率放大器、控制器和模態力錘；

所述的上位機通過以太網輸出端連接機箱的以太網輸入端，所述模擬輸出板卡置于機箱的插槽內組成模擬輸出模塊，機箱的輸出端連接壓電陶瓷驅動電源的輸入端，壓電陶瓷驅動電源的輸出端連接多個壓電陶瓷激振器；所述壓電陶瓷激振器粘貼于整體葉盤結構靠近輪轂的葉根上表面，壓電薄膜粘貼于整體葉盤靠近輪轂的葉根下表面，壓電薄膜與數據采集分析儀相連，采集的應力應變信號傳輸給數據采集分析儀，數據采集分析儀的以太網輸出端與上位機連接，上位機用于數據采集、參數設置、驅動信號生成；整體葉盤結構通過專用夾具固定在振動臺上，振動臺依次與功率放大器和控制器相連接；

所述模態力錘置于整體葉盤內環上方，模態力錘的沖擊端接觸整體葉盤上表面，加速度傳感器黏貼于葉盤結構內側，加速度傳感器和模態力錘輸出端均連接數據采集分析儀。

2.根據權利要求1所述的一種整體葉盤多載荷振動實驗裝置，其特征在于，所述壓電陶瓷驅動電源用于放大振動激勵信號。

3.根據權利要求1所述的一種整體葉盤多載荷振動實驗裝置，其特征在于，所述壓電陶瓷激振器接受壓電陶瓷驅動電源傳來的信號，基于壓電陶瓷的逆壓電效應，壓電陶瓷激振器隨著信號的變化發生變形，進而激勵葉片產生振動，對整體葉盤各個葉片順序施加等相位差的正弦激勵來模擬氣動階次激勵。

4.根據權利要求1所述的一種整體葉盤多載荷振動實驗裝置，其特征在于，所述加速度傳感器用于模態測試中響應信號的采集，通過數據采集分析儀傳輸給上位機處理，即可獲得共振時的節徑振型。

5.根據權利要求1所述的一種整體葉盤多載荷振動實驗裝置，其特征在于，所述壓電薄膜用于獲取整體葉盤結構振動的應變信號，將應變信號轉換為電信號，經數據采集分析儀傳輸給上位機。

6.根據權利要求1所述的一種整體葉盤多載荷振動實驗裝置，其特征在于，所述數據采集分析儀將采集到的信號進行處理，將采集到的響應信號由模擬信號轉化為數字信號，并實時傳送給上位機。

7.根據權利要求1所述的一種整體葉盤多載荷振動實驗裝置，其特征在于，所述振動臺產生基礎激勵，可實現200-3000Hz范圍內的掃頻、定頻和隨機激勵，用于模擬整體葉盤相連結構傳遞過來的基礎激勵載荷。

8.根據權利要求1所述的一種整體葉盤多載荷振動實驗裝置，其特征在于，所述上位機具備波形調節、頻率設置、相位調整、直流分量疊加、過載保護與信號放大倍數調節功能，可以在多個任務或設備間共享時鐘和觸發，可以產生多通道相位可調的正弦激勵信號；所述的上位機還能夠接收來自鍵盤的中斷，必要時便于人為修改參數，或把信息通過顯示器接口輸出到顯示屏，以便進行參數的設置與數據顯示和保存。

9.根據權利要求1所述的一種整體葉盤多載荷振動實驗裝置，其特征在于，所述模擬輸出板卡與機箱將上位機輸出的正弦激勵信號轉為模擬信號輸出，并傳輸出至壓電陶瓷驅動電源。

10.采用權利要求1-9任一所述的一種整體葉盤多載荷振動實驗裝置的實驗方法，其特征在于，包括步驟如下：

(1)、對整體葉盤開展模態測試，得到固有頻率和振型；

1.1：在上位機設置模態測試參數；

1.2：利用模態力錘產生振動激勵，加速度傳感器實時采集葉盤的振動響應信號，并傳送給上位機，通過上位機分析整理后，得到整體葉盤結構的固有頻率和模態振型；

1.3結合模態測試數據，繪制整體葉盤的頻率－節徑數曲線；

(2)、振動臺產生基礎激勵，壓電陶瓷激振器產生階次激勵，模擬整體葉盤的多載荷環境；

2.1：調節壓電陶瓷驅動電源輸出電壓，使各通道輸出電壓一致；

2.2：根據模態測試結果，在控制器中調整振動臺的工作參數，設定基礎激勵的載荷譜；

2.3：在上位機中設置各通道激振信號參數，輸出具有均勻相位差的正弦激勵信號，傳遞給壓電陶瓷激振器產生階次激勵；

2.4：利用壓電薄膜實時采集整體葉盤各扇區的振動響應應變信號，并輸出至數據采集分析儀；

2.5：數據采集分析儀分析處理后將采集信號上傳至上位機，獲得多載荷下整體葉盤的振動響應。