[發明專利]一種環形或筒形結構的模態測試系統及方法

在審

• 申請號: 202310343538.1
• 申請日: 2023-03-31
• 公開（公告）號: CN116296188A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 張東升;劉鵬成
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01C15/00
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 許愛文

本發明屬于環形或者筒型結構測試技術領域，具體地說，涉及一種環形或筒形結構的模態測試系統及方法。測試系統包括用于懸掛待模擬試件的支架和敲擊試件的力錘；還包括依次連接的加速度傳感器、信號采集器、LMS振動測試分析系統和系統終端；力錘與LMS振動測試分析系統直接連接，力錘敲擊圓環后，振動的輸入信號輸入LMS系統，同時圓環振動，加速度傳感器接收振動輸出信號，經信號采集器連接至LMS振動測試分析系統，系統終端軟件可根據輸入和輸出信號，整合計算傳遞函數得到模態信息。本發明針對環形或筒形結構的面內振動模態問題，依據振動測試理論，提出了定測試點、變激振點的實驗方法，以簡化實驗操作流程。

技術領域

本發明屬于環形或者筒型結構測試技術領域，具體地說，涉及一種環形或筒形結構的模態測試系統及方法。

背景技術

環形或者筒型結構在工程中應用非常廣泛，例如電機定子、軸承內外圈、行星輪齒圈等等。此類結構的模態特性往往對整體結構的動力學行為影響很大，故而需要進行模態測試。其中，固有頻率的測試較為簡單，采用各類加速度傳感器均能完成。而對振型的測試，若采用傳統方法，精度要需要較多的傳感器以盡量遍布整個試件，不易實施。若采用激光測振儀掃描測試，測點成近似平面分布時，可通過激光掃描方便的得到精度較高的結果，但是如果測點是沿筒形件外表面這種圓周分布，一個激光頭不能輕易完成掃描，需借助輔助設備。采用多個激光頭也可配合完成全方位掃描，但是實際情況是激光頭一般數量緊張，而且布置多個需要空間太大。

例如伍濟鋼,袁繼廣,蔣勉,等人發表的《單點激光連續掃描測振的薄壁圓筒件模態測試》這一文獻中,激光不直接聚焦于被測筒形試件，而是沿著試件的軸線射向與軸線成45度夾角的平面鏡片，經反射垂直射向試件內壁，平面鏡片在支撐它的旋轉裝置帶動下，可幫助激光掃過試件內壁一圈，完成空間模態測試。該方法的優點是自動化程度高，測試效率高，但要求有這種能使鏡片隨激光掃描間隔旋轉的控制設備和實驗臺，在沒有現成的或不方便制作這種裝置的情況下將給測試造成障礙。

有鑒于此特提出本發明。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提出了一種環形或筒形結構的模態測試系統及方法。

本發明采用技術方案的基本構思是：

一種環形或筒形結構的模態測試系統，包括支架、力錘；所述支架上方固定有水平的支撐環以用于懸掛待模擬試件；所述力錘用于敲擊待模擬試件上的錘擊點；

還包括依次連接的加速度傳感器、信號采集器、LMS振動測試分析系統和系統終端；力錘與LMS振動測試分析系統直接連接，力錘敲擊圓環后，振動的輸入信號輸入LMS系統，同時圓環振動，加速度傳感器接收振動輸出信號，經信號采集器連接至LMS振動測試分析系統，LMS振動測試分析系統配套的系統終端軟件可根據輸入和輸出信號，整合計算傳遞函數得到模態信息。

進一步的，所述加速度傳感器為激光測試傳感器。

進一步的，所述的模態測試裝置的測試方法包括以下步驟：

步驟1.將每個待測圓環試件做等分標記作為錘擊點；

步驟2.連接模態測試系統；

步驟3.在LMS振動測試分析系統的配套軟件中建立由步驟3中的錘擊點組成的離散圓環模型；

步驟4、將圓環試件用多根彈性懸線水平懸掛于支撐環下方；

步驟5、將激光對焦于圓環試件，光線垂直于圓環外表面；

步驟6、錘擊測試：圓環穩定時在錘擊點位置垂直表面輕敲，每點敲三次，系統將分析并記錄數據，一點敲完后，軟件界面選下一點，繼續測試，所有點全部完成操作后，將得到圓環試件的模態信息，即固有頻率及各固有頻率對應的振型圖；