CN103389195B - 一种用于模态测试中的无附加刚度的激振杆 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种模态测试中的激振杆装置，用于模态测试中减小弹性激振杆给受试结构带来的附加刚度影响。整个发明包括：弹性激振杆，万向节，第一紧固螺钉，第二紧固螺钉。在模态测试中，当受试结构刚度很小时，由于弹性激振杆引起的附加刚度将严重影响模态测试的结果。本发明主要利用了万向节允许被连接的弹性激振杆与受试结构之间的夹角在一定范围内变化的特性，当受试结构因振动而产生小的转角时，不会引起弹性激振杆产生相应的弯曲和转角，消除了弹性激振杆给受试结构带来的附加刚度，使模态测试的结果更加准确。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于模态测试中的无附加刚度的激振杆，可用来减小模态测试中弹性激振杆对受试结构的附加刚度影响。
背景技术
如今模态测试已经成为解决工程中振动问题的重要手段，在机械、航空、航天、土木、建筑、造船、化工等工程领域被广泛应用。近十年来，许多公司也产生了各种新的模态测试仪器，使人们能够比较方便地获得复杂结构的模态参数。但是，当受试结构刚度很小时，由于连接激振器与受试结构的弹性激振杆引起的附加刚度将严重影响模态测试的结果，有时甚至可能使测试结果面目全非。
图3是现有技术的弹性激振杆对受试结构产生附加刚度影响的原理图。当在模态测试中，只使用普通弹性激振杆(1)时，弹性激振杆(1)一端通过螺纹连接在激振器(9)上，一端通过螺纹连接在力传感器(5)上。这样，弹性激振杆(1)两端相当于固支连接，把激振器(9)上下运动产生的激振力传递到受试结构(7)上，引起受试结构(7)产生振动。当受试结构(7)向下弯曲时，会相对于初始状态产生一定转角，迫使弹性激振杆(1)产生相应的弯曲和转角，由于弹性激振杆(1)的弹性作用，会对受试结构(7)产生一个回复力矩M，这个力矩是无法用力传感器(5)测出来的，因而影响了模态测试结果的准确性。
所以，在模态测试中，如何消除弹性激振杆的附加刚度影响是一个需要解决的问题。
发明内容
本发明旨在减小模态测试中连接激振器与受试结构的弹性激振杆给受试结构带来的附加刚度影响。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于模态测试中的激振杆装置，其特征在于包括：
弹性激振杆；
与弹性激振杆通过螺纹连接在一起的万向节；
第一紧固螺钉，用于连接弹性激振杆与万向节，
其中
所述弹性激振杆和万向节用于把一个激振器产生的激振力传递至一个受试结构上，
当激振器上下运动产生激振力时，引起受试结构发生振动并相对于初始状态产生转角，所述万向节允许被连接的所述弹性激振杆和所述受试结构之间的夹角在一定范围内变化，不会引起弹性激振杆产生与上述转角相应的弯曲和转角，从而消除了弹性激振杆所产生的对所述受试结构的回复力矩。
本发明利用了万向节的特殊属性，即允许被连接的零件之间的夹角在一定范围内变化。这样，弹性激振杆与万向节串联，相当于一种柔性激振杆。当激振器上下运动产生激振力时，可以通过弹性激振杆和万向节把激振力传递到受试结构上，引起受试结构振动，使其相对于受试结构初始状态产生一定转角，而由于万向节允许被连接的零件之间的夹角在一定范围内变化，不会引起弹性激振杆(1)产生相应弯曲和转角，因而消除了弹性激振杆带来的附加刚度，使模态测试的结果更加准确。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的一种用于模态测试中的无附加刚度的激振杆。
图2是根据本发明的一个模态测试实施例。
图3是弹性激振杆对受试结构产生附加刚度影响的原理图。
附图符号说明：
1—弹性激振杆2—第一紧固螺钉3—万向节
4—第二紧固螺钉5—力传感器6—加速度传感器
7—受试结构8—支持工装9—激振器
10—基座
具体实施方式
如图1所示，是根据本发明的一个实施例的一种用于模态测试中的无附加刚度的激振杆，其中：弹性激振杆(1)与万向节(3)通过螺纹连接，并用第一紧固螺钉(2)把连接处固定。
万向节(3)与力传感器(5)通过螺纹连接，并用第二紧固螺钉(4)把连接处固定，受试结构(7)与力传感器(5)胶接，从而实现了万向节(3)与受试结构(7)相连。
如图2所示，是使用了根据本发明的一个实施例的一种用于模态测试中的无附加刚度的激振杆进行模态测试的设备的配置，其中：
激振器(9)固定在基座(10)上；
弹性激振杆(1)通过螺纹连接在激振器(9)上；
万向节(3)通过螺纹连接在弹性激振杆(1)上，并用第一紧固螺钉(2)把连接处固定；
力传感器(5)通过螺纹连接在万向节(3)上，并用第二紧固螺钉(4)把连接处固定；
受试结构(7)固定在支持工装(8)上；
力传感器(5)与受试结构(7)胶接，可以测量作用在受试结构(7)上的激振力；
布置在受试结构(7)上的加速度传感器(6)可以测量出受试结构(7)的加速度响应；
通过商用模态测试仪(未显示)采集力传感器(5)信号和加速度传感器(6)信号，得到受试结构(7)的模态特性。
模态测试过程中，激振杆(1)和万向节(3)串联成一种用于模态测试中的无附加刚度的激振杆，可以把激振器(9)上下运动而产生的激振力传递到受试结构(7)上，受试结构(7)因振动相对于初始状态产生转角，而采用根据本发明的所述用于模态测试中的无附加刚度的激振杆，因万向节(3)允许被连接的所述弹性激振杆和所述受试结构之间的夹角在一定范围内变化，不会引起弹性激振杆(1)产生相应弯曲转角，从而消除了弹性激振杆(1)给受试结构(7)带来的附加刚度。
Claims (3)
1.一种用于模态测试中的激振杆装置，其特征在于包括：
弹性激振杆(1)；
与弹性激振杆(1)通过螺纹连接在一起的万向节(3)；
第一紧固螺钉(2)，用于连接弹性激振杆(1)与万向节(3)，
其中
所述弹性激振杆(1)和万向节(3)用于把一个激振器(9)产生的激振力传递至一个受试结构(7)上，
当激振器(9)上下运动产生激振力时，引起受试结构(7)发生振动并相对于初始状态产生转角，所述万向节允许被连接的所述弹性激振杆(1)和所述受试结构(7)之间的夹角在一定范围内变化，不会引起弹性激振杆(1)产生与上述转角相应的弯曲和转角，从而消除了弹性激振杆(1)所产生的对所述受试结构(7)的回复力矩。
2.根据权利要求1所述的激振杆装置，其特征在于：
力传感器(5)与万向节(3)通过螺纹连接在一起，
受试结构(7)与力传感器(5)胶接，从而实现了万向节(3)与受试结构(7)相连。
3.根据权利要求2所述的激振杆装置，其特征在于进一步包括：
第二紧固螺钉(4)，用于固定力传感器(5)与万向节(3)的所述连接。
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