CN105675722A - 识别材料阻尼及弹性模量的方法与装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种识别材料阻尼及弹性模量的方法与装置，其可有效地解决各类材料的阻尼及弹性模量特性难以识别的问题，通过振动传递函数对标间接获得材料的阻尼及弹性模量特性，采用试验与仿真结合的方法，降低了识别材料属性的难度，结果精确度高。首先选取一块样件并将样件自由悬挂，其次进行振动传递函数测量实验，试验采用锤击法获取频响函数，测得标记点的原点频响函数和相互频响函数；再次按照实际样件尺寸进行仿真建模，按照试验方法做频响仿真分析，将试验的频响函数结果与仿真频响函数结果进行对标，修改钢板材料的结构阻尼和弹性模量以与实际曲线吻合度时，得到实际材料的参数，对样件涂装阻尼材料重复实现与对标，获得阻尼材料的性能参数。

Description

识别材料阻尼及弹性模量的方法与装置
技术领域
本发明涉及车辆阻尼材料性能识别领域，特别是用于重型商用车驾驶室内的阻尼材料的性能识别方法。
背景技术
车辆特别是重型商用汽车的地板会铺有一层阻尼材料，特别是沥青阻尼材料，这种沥青阻尼材料可提高地板的抗振特性及隔热性能；重型商用汽车的顶盖及后围会贴有多片阻尼材料，这种阻尼材料多用于减小局部振动，降低驾驶室的耳旁噪声，提高乘员舒适性。
准确获得材料的阻尼及弹性模量属性，为新车型关于振动和噪声的研发和现有车型提高乘员舒适性改进工作提供基础数据，为提高车辆NVH性能提供理论依据。
发明专利内容
为了准确获得材料的阻尼及弹性模量特性，本发明提供一种识别材料阻尼及弹性模量的方法与装置，其识别方法简单、识别结果准确并且适用范围广泛的方法，有效地解决了各类材料的阻尼及弹性模量特性难以识别的问题，通过振动传递函数对标间接的获得了材料的阻尼及弹性模量特性，合理的采用了试验与仿真结合的方法，降低了识别材料属性的难度，该方法结果精确度高。
一种识别材料阻尼及弹性模量的方法，采用试验与仿真传递函数对标的方法，具体为：
第一步，选取一块钢板样件，分别在样件表面的取三点或多于三个点进行标记作为标记点，并将样件用橡皮筋悬挂起来模拟样件成为自由状态；
第二步，进行振动传递函数测量实验，试验采用锤击法获取频响函数，带宽为1024Hz，频率分辨率为0.25Hz，激励为参考，激励加力窗，响应加指数窗，结果处理200Hz以内的各标记点的频响函数，试验结果测得了标记点的原点频响函数和相互频响函数；
第三步，按照与第一步相同的样件尺寸的规格进行仿真建模，按照试验方法做频响仿真分析，获取同样位置的标记点的200Hz以内的原点频响函数和相互频响函数的仿真曲线结果；
第四步，最后将试验的频响函数结果与仿真频响函数结果进行对标，根据频响函数曲线对标情况而修改系统的钢板材料的结构阻尼和弹性模量参数的设定，以使两条曲线接近，当试验与仿真的频响函数曲线趋势及峰值的幅值大小及频率位置保持较高的吻合度时，使用仿真模型设置的该钢板材料参数作为实际钢板材料的参数，记录数据备用；
第五步，将上述同一个的矩形钢板样件涂装阻尼材料，涂装厚度与实车涂装厚度保持一致，分别在样件的钢板的三个标记点或多于三个标记点处进行标记，并将样件用橡皮筋悬挂起来模拟样件成为自由状态；
第六步，进行振动传递函数测量实验，试验采用锤击法获取频响函数，带宽为1024Hz，频率分辨率为0.25Hz，激励为参考，激励加力窗，响应加指数窗，结果处理200Hz以内的各标记点的频响函数，试验结果测得第五步的标记点的原点频响函数和相互频响函数；
第七步，再次按照实际样件尺寸进行仿真建模，按照试验方法做频响仿真分析，获取标记点的200Hz以内的原点频响函数和相互频响函数的仿真曲线结果；
第八步，最后将试验的频响函数结果与仿真频响函数结果进行对标，由于已经知道钢板材料的阻尼及弹性模量参数，根据频响函数曲线对标情况仅修改阻尼材料的结构阻尼和弹性模量，试验与仿真的频响函数曲线趋势及峰值的幅值大小及频率位置保持较高的吻合度时，获得实际阻尼材料参数，即仿真模型设置的阻尼材料的参数。
优选地，所述的阻尼材料为沥青。
优选地，钢板样件的形状为矩形。
优选地，所述矩形钢板样件的尺寸为200mm×150mm规格。
优选地，所述标记点为三个，标记点的位置分别位于：样件的中心点处、1/4长度方向处、1/4宽度方向处。
一种识别材料阻尼及弹性模量的装置，包括振动传递函数测量实验装置、仿真与对标装置、钢板样件、阻尼材料、涂装装置，具体为：
试验装置包括锤击装置、数据采集器、橡皮筋悬挂装置，橡皮筋悬挂装置用于将钢板样件或涂装后的钢板样件用橡皮筋自由悬挂，供锤击装置在钢板样件的标记点处进行锤击；采用锤击法获取频响函数，数据采集器设定为：带宽为1024Hz，频率分辨率为0.25Hz，激励为参考，激励加力窗，响应加指数窗，结果处理200Hz以内的各标记点的频响函数，振动传递函数测量实验装置输出标记点的原点频响函数和相互频响函数，振动传递函数测量实验装置连接仿真与对标装置；
仿真与对标装置包括互相连接的仿真模块、对标模块、阻尼材料输出模块，仿真模块按照与样件相同的尺寸进行仿真建模，按照试验方法做频响仿真分析，获取同样位置的标记点的200Hz以内的原点频响函数和相互频响函数的仿真曲线；对标模块将仿真模块的曲线以及振动传递函数测量实验装置得到的参数曲线进行对标，调整仿真模块的参数设置以使两曲线吻合，从而得到实际的钢板样件的阻尼及弹性模量参数；阻尼材料输出模块，用于将涂装阻尼材料前后的样件的得到的阻尼及弹性模量参数进行计算，得到阻尼材料的阻尼及弹性模量参数，用于输出；
涂装装置，用于将阻尼材料涂装在钢板样件的表面，以供锤击。
优选地，所述的阻尼材料为沥青。
优选地，钢板样件的形状为矩形。
优选地，所述矩形钢板样件的尺寸为200mm×150mm规格。
优选地，所述标记点为三个，标记点的位置分别位于：样件的中心点处、1/4长度方向处、1/4宽度方向处。
附图说明
图1为本发明钢板试验与仿真传递函数对标示意图；
图2为本发明沥青钢板试验与仿真传递函数对标示意图。
具体实施方式
现结合优选实施例对本发明进行进一步地说明：
分为两大部分。
第一部分，识别钢板材料的阻尼及弹性模量的技术方法：
首先选取一块200mm*150mm的矩形纯钢板样件，分别在样件的中心点处、1/4长度方向处、1/4宽度方向处进行标记，并将样件用橡皮筋悬挂起来模拟样件成为自由状态；其次进行振动传递函数测量实验，试验采用锤击法获取频响函数，带宽为1024Hz，频率分辨率为0.25Hz，激励为参考，激励加力窗，响应加指数窗，结果处理200Hz以内的各标记点的频响函数，试验结果测得了中心点处、1/4长度方向处、1/4宽度方向处三个标记点的原点频响函数和相互频响函数；再次按照实际样件尺寸进行仿真建模，按照试验方法做频响仿真分析，获取中心点处、1/4长度方向处、1/4宽度方向处三个标记点的200Hz以内的原点频响函数和相互频响函数的仿真曲线结果；最后将试验的频响函数结果与仿真频响函数结果进行对标，根据频响函数曲线对标情况修改钢板材料的结构阻尼和弹性模量(结构阻尼影响频响函数峰值的幅值大小，弹性模量影响频响函数的峰值对应的频率位置)，如图1所示试验与仿真的频响函数曲线趋势及峰值的幅值大小及频率位置保持较高的吻合度时，可认为仿真模型设置的钢板材料参数与实际钢板材料参数高度接近，该钢板材料参数可作为车辆关于振动和噪声深入研发的基础数据。
第二部分，识别沥青材料的阻尼及弹性模量的技术方法
首先选取一块200mm*150mm的涂有沥青材料的矩形钢板样件，涂装沥青厚度与实车涂装厚度保持一致，分别在样件的钢板中心点处、1/4长度方向处、1/4宽度方向处进行标记，并将样件用橡皮筋悬挂起来模拟样件成为自由状态；其次进行振动传递函数测量实验，试验采用锤击法获取频响函数，带宽为1024Hz，频率分辨率为0.25Hz，激励为参考，激励加力窗，响应加指数窗，结果处理200Hz以内的各标记点的频响函数，试验结果测得了中心点处、1/4长度方向处、1/4宽度方向处三个标记点的原点频响函数和相互频响函数；再次按照实际样件尺寸进行仿真建模，按照试验方法做频响仿真分析，获取中心点处、1/4长度方向处、1/4宽度方向处三个标记点的200Hz以内的原点频响函数和相互频响函数的仿真曲线结果；最后将试验的频响函数结果与仿真频响函数结果进行对标，由于已经知道钢板材料的阻尼及弹性模量参数，根据频响函数曲线对标情况仅修改沥青材料的结构阻尼和弹性模量(结构阻尼影响频响函数峰值的幅值大小，弹性模量影响频响函数的峰值对应的频率位置)，如图2所示试验与仿真的频响函数曲线趋势及峰值的幅值大小及频率位置保持较高的吻合度时，可认为仿真模型设置的沥青材料参数与实际沥青材料参数高度接近，该沥青材料参数可作为车辆关于振动和噪声深入研发的基础数据。
在另外的实施例中，标记点选取的位置为等分长、宽、高各1/3处。
在另外的实施例中，标记点随机标记，且为4个或更多。
在另外的实施例中，阻尼材料为橡胶材料。
在另外的实施例中，钢板为正方形钢板或圆形钢板。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换而不脱离方案的精神，其均应涵盖在本案请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种识别材料阻尼及弹性模量的方法，其特征在于，采用试验与仿真传递函数
对标的方法，具体为：
第一步，选取一块钢板样件，分别在样件表面的取三点或多于三个点进行标记作为标记点，并将样件用橡皮筋悬挂起来模拟样件成为自由状态；
第二步，进行振动传递函数测量实验，试验采用锤击法获取频响函数，带宽为1024Hz，频率分辨率为0.25Hz，激励为参考，激励加力窗，响应加指数窗，结果处理200Hz以内的各标记点的频响函数，试验结果测得了标记点的原点频响函数和相互频响函数；
第三步，按照与第一步相同的样件尺寸的规格进行仿真建模，按照试验方法做频响仿真分析，获取同样位置的标记点的200Hz以内的原点频响函数和相互频响函数的仿真曲线结果；
第四步，最后将试验的频响函数结果与仿真频响函数结果进行对标，根据频响函数曲线对标情况而修改系统的钢板材料的结构阻尼和弹性模量参数的设定，以使两条曲线接近，当试验与仿真的频响函数曲线趋势及峰值的幅值大小及频率位置保持较高的吻合度时，使用仿真模型设置的该钢板材料参数作为实际钢板材料的参数，记录数据备用；
第五步，将上述同一个的矩形钢板样件涂装阻尼材料，涂装厚度与实车涂装厚度保持一致，分别在样件的钢板的三个标记点或多于三个标记点处进行标记，并将样件用橡皮筋悬挂起来模拟样件成为自由状态；
第六步，进行振动传递函数测量实验，试验采用锤击法获取频响函数，带宽为1024Hz，频率分辨率为0.25Hz，激励为参考，激励加力窗，响应加指数窗，结果处理200Hz以内的各标记点的频响函数，试验结果测得第五步的标记点的原点频响函数和相互频响函数；
第七步，再次按照实际样件尺寸进行仿真建模，按照试验方法做频响仿真分析，获取标记点的200Hz以内的原点频响函数和相互频响函数的仿真曲线结果；
第八步，最后将试验的频响函数结果与仿真频响函数结果进行对标，由于已经知道钢板材料的阻尼及弹性模量参数，根据频响函数曲线对标情况仅修改阻尼材料的结构阻尼和弹性模量，试验与仿真的频响函数曲线趋势及峰值的幅值大小及频率位置保持较高的吻合度时，获得实际阻尼材料参数，即仿真模型设置的阻尼材料的参数。
2.如权利要求1所述的一种识别材料阻尼及弹性模量的方法，其特征在于，所述的阻尼材料为沥青。
3.如权利要求1或2所述的一种识别材料阻尼及弹性模量的方法，其特征在于，钢板样件的形状为矩形。
4.如权利要求3所述的一种识别材料阻尼及弹性模量的方法，其特征在于，所述矩形钢板样件的尺寸为200mm×150mm规格。
5.如权利要求1至4任一种所述的一种识别材料阻尼及弹性模量的方法，其特征在于，所述标记点为三个，标记点的位置分别位于：样件的中心点处、1/4长度方向处、1/4宽度方向处。
6.一种识别材料阻尼及弹性模量的装置，其特征在于，包括振动传递函数测量实验装置、仿真与对标装置、钢板样件、阻尼材料、涂装装置，具体为：
试验装置包括锤击装置、数据采集器、橡皮筋悬挂装置，橡皮筋悬挂装置用于将钢板样件或涂装后的钢板样件用橡皮筋自由悬挂，供锤击装置在钢板样件的标记点处进行锤击；采用锤击法获取频响函数，数据采集器设定为：带宽为1024Hz，频率分辨率为0.25Hz，激励为参考，激励加力窗，响应加指数窗，结果处理200Hz以内的各标记点的频响函数，振动传递函数测量实验装置输出标记点的原点频响函数和相互频响函数，振动传递函数测量实验装置连接仿真与对标装置；
仿真与对标装置包括互相连接的仿真模块、对标模块、阻尼材料输出模块，仿真模块按照与样件相同的尺寸进行仿真建模，按照试验方法做频响仿真分析，获取同样位置的标记点的200Hz以内的原点频响函数和相互频响函数的仿真曲线；对标模块将仿真模块的曲线以及振动传递函数测量实验装置得到的参数曲线进行对标，调整仿真模块的参数设置以使两曲线吻合，从而得到实际的钢板样件的阻尼及弹性模量参数；阻尼材料输出模块，用于将涂装阻尼材料前后的样件的得到的阻尼及弹性模量参数进行计算，得到阻尼材料的阻尼及弹性模量参数，用于输出；
涂装装置，用于将阻尼材料涂装在钢板样件的表面，以供锤击。
7.如权利要求6所述的一种识别材料阻尼及弹性模量的装置，其特征在于，所述的阻尼材料为沥青。
8.如权利要求7或8所述的一种识别材料阻尼及弹性模量的装置，其特征在于，钢板样件的形状为矩形。
9.如权利要求8所述的一种识别材料阻尼及弹性模量的装置，其特征在于，所述矩形钢板样件的尺寸为200mm×150mm规格。
10.如权利要求6至9任一种所述的一种识别材料阻尼及弹性模量的装置，其特征在于，所述标记点为三个，标记点的位置分别位于：样件的中心点处、1/4长度方向处、1/4宽度方向处。
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