CN104330234A - 一种间接测定包装耦合界面等效动刚度的新方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种间接测定包装耦合界面等效动刚度的新方法，属于包装领域，其主要特征在于，依据测量的系统水平频响函数和部件水平频响函数计算包装界面等效动刚度。包括如下步骤：①布置传感器，分别测量产品和车辆的频响函数H_{Ao (a)c(a)}，H_{Ac (a)c(a)}，H_Bc(b)i(b)，H_Bc(b)c(b)；②对产品，车辆通过包装进行耦合连接，布置加速度传感器，直接测量系统水平频响函数H_So(a)i(b)；③根据测量的部件水平频响函数和系统水平频响函数直接计算包装耦合界面等效动刚度。该方法无需对包装耦合界面进行激振或拾振，完全依据测量的频响函数预测包装耦合界面动刚度，工程应用简便、精度高。

Description

一种间接测定包装耦合界面等效动刚度的新方法

技术领域

本发明涉及包装耦合界面参数识别技术领域，尤其是涉及包装耦合界面等效动刚度的测试方法。

背景技术

产品在物流中发生破损的现象十分严重，由此导致的经济损失巨大。防护包装可有效降低产品的物流损失，其设计的基础是依据包装界面的动刚度。对包装耦合界面而言，通常包括了内部衬垫、外包装箱、托盘以及其他辅助的固定装置等，它们的性能集总行成了复杂包装耦合界面的动刚度。当动刚度较大时，被包装产品的响应可能会放大而导致产品破损，当动刚度较小时，缓冲材料的变形会非常大，从而要求包装容器的体积增大，由此导致过度包装。因此，可以说，防护包装设计的核心是确定合适的包装耦合界面动刚度。在机械振动测试技术领域发展起来的诸多界面动刚度的测试方法(包括时域方法、频域方法等)，要么需要高精度的仪器设备，要么需要大量的测点，同时对实验技术本身的要求也非常高。同时，现有的方法对于前文述及的包含多个单元的复杂包装耦合界面动刚度的测试普遍存在精度无法保证的问题，特别是由于包装耦合界面本身物理空间的限制，很难激振和拾振。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测试精度高、无需专用测量仪器、工程应用简便的测量包装耦合界面动刚度的方法。

本发明提供用于包装耦合界面动刚度的测试方法，其特征在于：完全采用测量的部件水平频率响应函数和系统水平频率响应函数预测包装耦合界面动刚度，避免了测量系统水平的在耦合点的导纳，包括如下步骤：

(1)布置传感器，分别测量产品(部件A)和车辆(部件B)部件水平的频率响应函数H_Ao(a)c(a)，H_Ac(a)c(a)，H_Bc(b)i(b)，H_Bc(b)c(b)，其中H_Xij表示对部件X在j点用力锤激振，在i点用加速度传感器拾振，得到的频率响应函数；

(2)对产品，车辆按照实际物流运输实际工况，通过包装进行耦合连接，布置加速度传感器，直接测量系统水平频率响应函数H_So(a)i(b)，H_So(a)i(b)表示在车辆激励点激励，同时在产品响应点测量加速度响应，再采集激励的时域信号和加速度传感器响应信号，进而得到从激励点到响应点的加速度导纳；

(3)根据测得的部件水平频率响应函数和系统水平频率响应函数，直接计算包装耦合界面的动刚度。计算公式如下：

$K_c=-{\mathrm{\ω}}^2{(H_{\mathrm{Bc}\left(b\right)i\left(b\right)}{H}_{\mathrm{So}\left(a\right)i\left(b\right)}^{-1}{H}_{\mathrm{Ao}\left(a\right)c\left(a\right)}-H_{\mathrm{Ac}\left(a\right)c\left(a\right)}-H_{\mathrm{Bc}\left(b\right)c\left(b\right)})}^{-1}.$

其中，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)完全采用测量的部件水平频率响应函数和系统水平频率响应函数预测包装耦合界面等效动刚度，其中系统水平频率响应函数只包括了H_So(a)i(b)，避免了对装配系统耦合界面激振或拾振，因此不受耦合界面物理空间限制的影响，具有工程应用方便等优点。

(2)计算动刚度的公式所需要的频率响应函数完全可以由实验测试得到，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产品运输系统标准检测点示意图。

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

本发明测定包装耦合界面等效动刚度的方法包括以下步骤：

(1)对产品布置传感器，测量产品的部件水平的频率响应函数H_Ao(a)c(a)，H_Ac(a)c(a)；

(2)对车辆布置传感器，测量车辆的部件水平的频率响应函数H_Bc(b)i(b)，H_Bc(b)c(b)；

(3)对产品，车辆按照实际物流运输实际工况，通过包装进行耦合连接，布置加速度传感器，直接测量系统水平频率响应函数H_So(a)i(b)；

(4)应用下式对包装耦合界面动刚度进行计算

$K_c=-{\mathrm{\ω}}^2{(H_{\mathrm{Bc}\left(b\right)i\left(b\right)}{H}_{\mathrm{So}\left(a\right)i\left(b\right)}^{-1}{H}_{\mathrm{Ao}\left(a\right)c\left(a\right)}-H_{\mathrm{Ac}\left(a\right)c\left(a\right)}-H_{\mathrm{Bc}\left(b\right)c\left(b\right)})}^{-1}.$

上述第(1)、(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)

1.一种间接测定包装耦合界面等效动刚度的新方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)布置传感器，分别测量产品(部件A)和车辆(部件B)部件水平的频率响应函数H_Ao(a)c(a)，H_Ac(a)c(a)，H_Bc(b)i(b)，H_Bc(b)c(b)，其中H_Xij表示对部件X在j点用力锤激振，在i点用加速度传感器拾振，得到的频率响应函数；

(2)对产品，车辆按照实际物流运输实际工况，通过包装进行耦合连接，布置加速度传感器，直接测量系统水平频率响应函数H_So(a)i(b)，H_So(a)i(b)表示在车辆激励点激励，同时在产品响应点测量加速度响应，再采集激励的时域信号和加速度传感器响应信号，进而得到从激励点到响应点的加速度导纳；

(3)根据测量的部件水平频率响应函数和系统水平频率响应函数直接计算包装耦合界面等效动刚度K_c。

2.根据权利要求1所述的一种测定包装耦合界面等效动刚度的新方法，其特征在于，所述的测量的系统水平频率响应函数只包括H_So(a)i(b)。

3.根据权利要求2所述的一种间接测定包装耦合界面等效动刚度的新方法，其特征在于，所需要测量的频率响应函数直接采用测量的加速度导纳表达。

4.根据权利要求3所述的一种测定包装耦合界面等效动刚度的新方法，其特征在于，动刚度的计算公式为

$K_c=-{\mathrm{\ω}}^2{(H_{\mathrm{Bc}\left(b\right)i\left(b\right)}{H}_{\mathrm{So}\left(a\right)i\left(b\right)}^{-1}{H}_{\mathrm{Ao}\left(a\right)c\left(a\right)}-H_{\mathrm{Ac}\left(a\right)c\left(a\right)}-H_{\mathrm{Bc}\left(b\right)c\left(b\right)})}^{-1}.$