CN104236833A - 一种测定极脆部件频率响应函数的高精度方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测定极脆部件频率响应函数的高精度方法，属于机械振动领域，其主要特征在于，依据测量的附加部件的频率响应函数H_Ac(a)c(a)和装配系统的频率响应函数H_ABc(a)c(a)。包括如下步骤：①对附加部件A布置加速度传感器，测量其频率响应函数H_Ac(a)c(a)；②将极脆部件和附加部件进行耦合连接，对装配好的系统，布置传感器，测量装配系统的频率响应函数H_ABc(a)c(a)；③根据测得的附加部件的频率响应函数及装配系统的频率响应函数，直接计算极脆部件的频率响应函数。该方法完全依据测量的频率响应函数预测极脆部件频率响应函数，无需对极脆部件进行直接激振或拾振，具有工程应用简便、精度高等优点。

Description

一种测定极脆部件频率响应函数的高精度方法

技术领域

本发明涉及机械振动的技术领域，尤其是涉及一种极脆部件频率响应函数的获取方法。

背景技术

频率响应函数是机械产品的动态质量评估的一个重要指标。此外，对复杂的装配系统进行动态质量分析时，一般通过理论或实验测试的方法获得各个部件的频率响应函数，然后进行子结构综合获取整体系统的动态特性。然而，对一些极其脆弱的部件，其频率响应函数难以通过实验直接测试，而理论建模方法的精度又受制于模型参数及边界条件的准确性。对于极其脆弱部件的频率响应函数的获取成为现代机械振动领域的一个新的热点领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工程应用方便、测试精度高、无需直接对极脆部件进行激振或拾振的、获取极脆部件频率响应函数的测试方法。

本发明提供用于极脆部件频率响应函数的测试方法，其特征在于：首先通过附加一个容易测量的部件，利用了可以很容易测量的装配系统的频率响应函数和附加部件的频率响应函数，预测极脆部件的频率响应函数，避免了对极脆部件进行直接激振和拾振，包括如下步骤：

(1)对附加部件布置加速度传感器，在耦合连接点激振，同时测量该点的加速度响应，进而得到该点的原点加速度导纳H_Ac(a)c(a)；

(2)将极脆部件和附加部件进行耦合连接，耦合点同(1)测量点，对装配好的系统，布置传感器，对装配系统在附加部件和耦合连接的连接处的步骤(1)中测量点进行激振，同时测量该点的加速度响应，测量装配系统的频率响应函数H_ABc(a)c(a)；

(3)根据测得的附加部件的频率响应函数及装配系统的频率响应函数，直接计算极脆部件的频率响应函数。计算公式如下：

$H_{\mathrm{Bc}\left(b\right)c\left(b\right)}=H_{\mathrm{Ac}\left(a\right)c\left(a\right)}{(H_{\mathrm{Ac}\left(a\right)c\left(a\right)}-H_{\mathrm{ABc}\left(a\right)c\left(a\right)})}^{-1}{H}_{\mathrm{Ac}\left(a\right)c\left(a\right)}-H_{\mathrm{Ac}\left(a\right)c\left(a\right)}+{\mathrm{\ω}}^2{K}_c^{-1}$

其中，K_c为A和B连接动刚度，ω＝2πf，表示采样频率。

本发明与现有技术相比，具有显著优点：

(1)不需要对极脆部件激振或拾振。

(2)计算极脆部件的频率响应函数的公式所需要的装配系统的频率响应函数和附加部件的频率响应函数完全由实验测试得到，避免了有限元计算或理论建模对模型精度的依赖性。

附图说明

图1待预测的极脆部件检测点示意图。

图2附加部件检测点示意图。

图3装配系统检测点示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

本发明测定极脆部件频率响应函数的方法包括以下步骤：

(1)根据待测的极脆部件B(图1)的边界几何条件及物理条件，选择合适的附加部件A；

(2)对附加部件布置加速度传感器，在耦合连接点激振，同时测量该点的加速度响应，进而得到该点的原点加速度导纳H_Ac(a)c(a)(图2)；

(3)将极脆部件和附加部件进行耦合连接，耦合点同(1)测量点，对装配好的系统，布置传感器，对装配系统在附加部件和耦合连接的连接处的步骤(1)中测量点进行激振，同时测量该点的加速度响应，测量装配系统的频率响应函数H_ABc(a)c(a)(图3)；

(4)根据测得的附加部件的频率响应函数及装配系统的频率响应函数，直接计算极脆部件的频率响应函数。计算公式如下：

$H_{\mathrm{Bc}\left(b\right)c\left(b\right)}=H_{\mathrm{Ac}\left(a\right)c\left(a\right)}{(H_{\mathrm{Ac}\left(a\right)c\left(a\right)}-H_{\mathrm{ABc}\left(a\right)c\left(a\right)})}^{-1}{H}_{\mathrm{Ac}\left(a\right)c\left(a\right)}-H_{\mathrm{Ac}\left(a\right)c\left(a\right)}+{\mathrm{\ω}}^2{K}_c^{-1}.$

式中上标“-1”表示矩阵求逆运算。

上述第(2)、(3)步中频率响应函数的测量可以由简单成熟的“激振测试”获得，借助“力锤-加速度计-多通道信号采集分析系统”硬件测试系统完成，该系统为公知公用的机械结构动力学测试分析系统，主要包括激振用的力锤、振动响应测试用的一组传感器-加速度计，以及多通道信号采集分析系统，如国产的DASP智能信号能采集处理系统，16或32通道，国外的如LMS，BK等系统，多通道信号采集分析仪主要由前置信号调节器、模数转换器和配套软件(时频动态信号读取、分析、显示、输出、打印等功能等)。

上述实施例为本发明推荐的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明核心实质和原理下所做的修改、替代、组合、简化均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种测定极脆部件频率响应函数的新方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)对附加部件布置加速度传感器，测量其频率响应函数H_Ac(a)c(a)；

(2)将极脆部件和附加部件进行耦合连接，对装配好的系统，布置传感器，测量装配系统的频率响应函数H_ABc(a)c(a)；

(3)根据测得的附加部件的频率响应函数及装配系统的频率响应函数，直接计算极脆部件的频率响应函数。计算公式如下：

$H_{\mathrm{Bc}\left(b\right)c\left(b\right)}=H_{\mathrm{Ac}\left(a\right)c\left(a\right)}{(H_{\mathrm{Ac}\left(a\right)c\left(a\right)}-H_{\mathrm{ABc}\left(a\right)c\left(a\right)})}^{-1}{H}_{\mathrm{Ac}\left(a\right)c\left(a\right)}-H_{\mathrm{Ac}\left(a\right)c\left(a\right)}+{\mathrm{\ω}}^2{K}_c^{-1}$

其中，K_c为A和B连接动刚度，ω＝2πf，表示采样频率。

2.根据权利要求1所述的一种测定极脆部件频率响应函数的高精度方法，其特征在于，所述的测量的频率响应函数包括：附加部件的频率响应函数H_Ac(a)c(a)和装配系统的频率响应函数H_ABc(a)c(a)，所述的频率响应函数均为原点加速度导纳。

3.根据权利要求2所述的一种测定极脆部件频率响应函数的高精度方法，其特征在于，不需要对极脆部件进行激振或拾振。

4.根据权利要求2所述的一种测定极脆部件频率响应函数的新方法，其特征在于，其频率响应函数的计算公式为

$H_{\mathrm{Bc}\left(b\right)c\left(b\right)}=H_{\mathrm{Ac}\left(a\right)c\left(a\right)}{(H_{\mathrm{Ac}\left(a\right)c\left(a\right)}-H_{\mathrm{ABc}\left(a\right)c\left(a\right)})}^{-1}{H}_{\mathrm{Ac}\left(a\right)c\left(a\right)}-H_{\mathrm{Ac}\left(a\right)c\left(a\right)}+{\mathrm{\ω}}^2{K}_c^{-1}.$