[發明專利]金屬轉盤高速旋轉下的模態試驗裝置及模態試驗方法

在審

• 申請號: 202111047902.7
• 申請日: 2021-09-08
• 公開（公告）號: CN113865814A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 王鵬輝;梁吉鵬;洪良友;周書濤;童軍;黃佳;周暢;王帥;王麗霞;都佳遜
• 申請（專利權）人: 北京強度環境研究所
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種金屬轉盤高速旋轉下的模態試驗裝置及模態試驗方法，其中，金屬轉盤高速旋轉下的模態試驗裝置，包括：模態控制采集器；激光測振儀，激光測振儀與控制采集器電連接，并對轉盤進行測振；非接觸激振器，非接觸激振器與控制采集器電連接，并可對轉盤施加激振力。本發明的技術方案有效地解決了現有技術中轉盤在高速旋轉的狀態下不能準確獲取模態參數并進行疲勞壽命評估的問題。

技術領域

本發明涉及轉動結構模態試驗的技術領域，具體而言，涉及一種金屬轉盤高速旋轉下的模態試驗裝置及模態試驗方法。

背景技術

隨著航空航天技術的不斷發展，載人登月工程、空間站建設和國產大飛機研制等需求日益緊迫，運載火箭和飛機的發動機中含有大量的轉動部件，在飛行器研制和飛行過程中發動機的各類轉盤在長期高速旋轉下容易發生斷裂失穩等問題。為了解決上述問題并提高發動機轉盤的可靠性，必須獲取轉盤在高速旋轉下的模態參數，準確的模態參數可以為轉盤結構優化設計、振動環境適應性和疲勞壽命評估提供數據支撐。

轉盤靜止狀態和轉動狀態下的模態參數是有差別的，并且轉速不同模態頻率也不同，特別是轉動下的行波模態是轉盤進行動強度計算、優化設計和疲勞分析的重要參數。以往的轉盤模態試驗中大部分是采用靜止狀態進行試驗，獲取的是轉盤靜止狀態模態參數。在少量的轉盤或發動機葉片轉動狀態模態試驗中，大多采用的是力錘激勵或者自身工作激勵等方式，振動測量采用的是電子滑環搭配普通傳感器進行，上述方法存在很多不足，力錘激勵使得轉速受到一定限制，轉動下的行波模態不能準確按相位關系進行激勵，工作激勵方法經常會遺漏重要模態；傳統的測量方法對轉動部件有附加質量的影響，一定程度上影響模態識別的精度，電子滑環系統也比較復雜，增加了試驗難度，降低了振動測量可靠性。因此傳統的方法對轉盤在轉動狀態下的前后行波模態識別精度不高，并且存在重要模態參數無法獲取的問題。

發明內容

本發明提供了一種金屬轉盤高速旋轉下的模態試驗裝置及模態試驗方法，解決了現有技術中轉盤在高速旋轉的狀態下不能準確獲取模態參數并進行疲勞壽命評估的問題。

根據本發明的一方面，提供了一種金屬轉盤高速旋轉下的模態試驗裝置，包括：模態控制采集器；激光測振儀，激光測振儀與控制采集器電連接，并對轉盤進行測振；非接觸激振器，非接觸激振器與控制采集器電連接，并可對轉盤施加激振力。

進一步地，激光測振儀為多個，多個激光測振儀測量轉盤的不同部位。

進一步地，非接觸激振器為多個，多個非接觸激振器與轉盤的不同位置相對應設置。

進一步地，模態試驗裝置還包括功率放大器，功率放大器設置在多個非接觸激振器和模態控制采集器之間。

根據本申請的另一方面，還提供了一種金屬轉盤高速旋轉下的模態試驗方法，模態試驗方法采用上述的模態試驗裝置，模態試驗方法包括如下步驟：確定激振參數和測量參數；進行試驗準備；靜止狀態駐波模態測量；轉盤轉動；行波共振激勵和響應測量；試驗系統撤收。

進一步地，確定激振參數和測量參數包括行波共振條件的實質是多點激振力的空間分布特性需與輪盤結構系統固有模態振型特性相吻合，因此要想激起純凈的最大的行波共振，除激振頻率與固有頻率相等外，激振點的選取，激振力幅值，相位還需要滿足特定的配合關系。