CN106248332A - 测试固支矩形板振动及声辐射的试验台架及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及测试固支矩形板振动及声辐射的试验台架，包括台架本体，台架本体为上大下小的倒梯形四棱框架，台架本体的上端为矩形框由四段固定角铁连接构成，用以固定固支状态矩形板；台架本体的下端为矩形块，由钢板制成；矩形框和矩形块平行，四段等长的支撑角铁的两端分别与大矩形框和小矩形框的四角一一对应连接固定；台架本体还包括压紧构件，压紧构件由四段压紧角铁组成，用以将固支矩形板固定连接在台架本体上端的矩形框上。本发明还提供一种测试固支状态矩形板振动及声辐射的方法。本发明能够将抽象成边界固定的矩形板处于固支状态，以便研究所抽象成固支矩形板用于仿真分析车身板件的振动特性和声辐射特性。

Description

测试固支矩形板振动及声辐射的试验台架及方法

技术领域

本发明涉及汽车车身板结构，特别涉及测试固支状态矩形板振动及声辐射的试验台架及方法。

背景技术

汽车车身受到发动机、路面及空气激励后，车身板件受激产生振动，通过与车身声腔模态相互作用而向车内乘员舱辐射噪声，导致车内出现低频“轰鸣声”并存在“压耳感”。由于车身板结构振动与其声辐射之间相互作用的复杂性，使得车内低频噪声控制显得尤为困难。CN104596718A公开的“一种汽车钣金件声辐射现象的演示方法”，采用多通道振动测试系统、功率放大器、激振器、白车身、动态吸振器和上位机，通过多通道振动测试系统输出20-100Hz的正弦扫描函数，幅值范围为0.05g-0.5g的输出信号对白车身进行激励，扫描过程中发现在某个频率值，整个白车身会产生一种非常压耳的声音，记下此时的声辐射频率，作为压耳声频率；然后选用一个频率和压耳声频率一致的动态吸振器，放到白车身内的前地板、后地板或备胎池等位置，放置吸振器后压耳声突然消失，这时汽车钣金件声辐射非常轻微。采用本方法，可以简单直观地对车身钣金件声辐射现象进行演示，使研究者对车身钣金件声辐射现象能够主观体验，为更好的研究钣金件声辐射提供直观感觉。毫无疑问，这是所属技术领域为研究“车身板结构振动与其声辐射之间相互作用”的一种有益的尝试。

车身板结构件(如顶棚、地板及前壁板等)的振动及声辐射特性对车内噪声有着重要的影响，需要进一步开发新的尝试装置，探索新的测试方法。虽然多种用途的车身板结构件的形状是不同的，边界不一致，但是大多数车身板结构件可以抽象成边界固定的固支状态矩形板(即约束六个自由度矩形板)，这就为研究“车身板结构件的振动及其声辐射之间相互作用”提供了条件。

发明内容

本发明目的是提供一种测试固支状态矩形板振动及声辐射的试验台架，其能够将抽象成边界固定的矩形板处于固支状态(约束6个自由度)，并通过弹性件悬挂使之处于自由-自由状态，以便研究所抽象成固支矩形板用于仿真分析车身板件的振动特性和声辐射特性。

本发明还提供一种测试固支状态矩形板振动及声辐射的方法，该方法一方面能够明确固支矩形板振动与辐射声的关系，为进一步通过改变局部刚度、增加局部阻尼、增加集中质量等控制手段提供指导；另一方面，可以通过仿真技术预测固支矩形板振动及声辐射的最佳控制策略，并应用本试验台架及方法加以验证。

本发明所述的测试固支矩形板振动及声辐射的试验台架，包括台架本体，其特征是：所述台架本体为上大下小的倒梯形四棱框架，所述台架本体的上端为矩形框由四段固定角铁连接构成，用以固定固支状态矩形板；所述台架本体的下端为矩形块，由钢板制成；所述矩形框和矩形块平行，四段等长的支撑角铁的两端分别与所述大矩形框和小矩形框的四角一一对应连接固定；所述台架本体还包括压紧构件，所述压紧构件由四段压紧角铁组成，用以将所述固支矩形板固定连接在所述台架本体上端的矩形框上。

进一步，在所述台架本体的中部设有加强矩形架，该矩形框由四段加强角铁连接构成，所述加强矩形架的四角分别与所述四段支撑角铁的中部固定连接。进一步，在所述矩形块的上面固定连接有四根加强连接条，所述四根加强连接条的两端分别与相邻的两段支撑角铁的下端固定连接。

所述的测试固支矩形板振动及声辐射的方法，包括以下步骤：

步骤一，将固支状态矩形板用M8的螺栓固定在台架本体上；为了模拟“自由─自由”边界条件，将台架本体的四角用弹性件连接悬挂，并使之处于水平位置；

步骤二，将激振器放置在支架本体的正下方，将挺杆一端固定在激振器上，另一端固定在阻抗头上，并将阻抗头用粘结剂固定在台架本体的底部，并使挺杆垂直于支架本体的底部，保证激励力通过挺杆传递到台架本体上；

步骤三，将若干个振动传感器均匀布置在固支矩形板上，传声器通过三脚架固定在固支矩形板中心正上方1m(米)位置，并用连接线将振动传感器、传声器、激振器、阻抗头和功率放大器与数据采集前端连接。

步骤四，打开测试软件LMS Test.Lab，设置相应测试带宽、频率分辨率、平均次数和输入输出窗函数，并保存测试传递函数、相干函数、自功率谱函数和互功率谱函数；(LMSTest.Lab是一整套的振动噪声试验解决方案，是高速多通道数据采集与试验、分析、电子报告工具的完美结合，包括数据采集、数字信号处理、结构试验、旋转机械分析、声学和环境试验。同时它也是一个应用开发平台。)

步骤五，在测试软件中将测得的固支矩形板振动传递函数及声振传递函数打开，即可得到固支矩形板振动与声辐射的对应关系。

进一步，所述弹性件为橡胶绳或拉伸弹簧。

本发明利用抽象成边界固定的矩形板处于固支状态，以便研究所抽象成固支矩形板用于仿真分析车身板件的振动特性和声辐射特性；能够准确有效的测试固支矩形板振动及声辐射特性，为进一步对振动及声辐射的控制优化提供依据。

附图说明

图1为本发明用于测试的固支状态矩形板示意图；

图2为固支状态矩形板与本发明的测试支架连接的爆炸示意图；

图3为本发明测试固支状态矩形板的振动及声辐射特性的示意图；

图4为本发明测试固支状态矩形板得到的振动及声辐射传递函数示意图。

图中：1—矩形板，2—螺栓过孔(过孔直径为10mm)，3—振动传感器，4—螺栓(M8)，5—压紧构件，6—矩形框，7—支撑角铁，8—加强矩形架，9—加强连接条，10—矩形块，11—传声器，12—弹性件，13—台架本体，14—阻抗头，15—挺杆，16—激振器，17—功率放大器；18－数据采集前段，19－固支矩形板振动传递函数，20－固支矩形板声辐射传递函数。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明表述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样属于本申请所附权利要求书所限定的范围。

参见图1、图2和图3所示的测试固支矩形板振动及声辐射的试验台架，包括台架本体13，所述台架本体为上大下小的倒梯形四棱框架，所述台架本体的上端为矩形框6由四段固定角铁连接构成，用以固定固支状态矩形板1；所述台架本体的下端为矩形块10，由钢板制成；所述矩形框6和矩形块10平行，四段等长的支撑角铁7的两端分别与所述大矩形框和小矩形框的四角一一对应连接固定；所述台架本体13还包括压紧构件5，所述压紧构件由四段压紧角铁组成，用以将所述固支矩形板1固定连接在所述台架本体上端的矩形框6上。

在所述台架本体13的中部设有加强矩形架8，该矩形框由四段加强角铁连接构成，所述加强矩形架8的四角分别与所述四段支撑角铁的中部固定连接。

在所述矩形块10的上面固定连接有四根加强连接条9，所述四根加强连接条的两端分别与相邻的两段支撑角铁的下端固定连接。

所述的测试固支矩形板振动及声辐射的方法，包括以下步骤：

步骤一，将固支状态矩形板1用M8的螺栓4固定在台架本体13上；为了模拟“自由─自由”边界条件，将台架本体13的四角用弹性件12连接悬挂，并使之处于水平位置；

步骤二，将激振器16放置在支架本体13的正下方，将挺杆15一端固定在激振器上，另一端固定在阻抗头14上，并将阻抗头用粘结剂固定在台架本体13的底部，并使挺杆垂直于支架本体的底部，保证激励力通过挺杆传递到台架本体上；

步骤三，将若干个振动传感器3均匀布置在固支矩形板1上，传声器11通过三脚架固定在固支矩形板1中心正上方1m(米)位置，并用连接线将振动传感器、传声器、激振器、阻抗头14和功率放大器17与数据采集前端18连接。

步骤四，打开测试软件LMS Test.Lab，设置相应测试带宽、频率分辨率、平均次数和输入输出窗函数，并保存测试传递函数、相干函数、自功率谱函数和互功率谱函数；(LMSTest.Lab是一整套的振动噪声试验解决方案，是高速多通道数据采集与试验、分析、电子报告工具的完美结合，包括数据采集、数字信号处理、结构试验、旋转机械分析、声学和环境试验。同时它也是一个应用开发平台。)

步骤五，在测试软件中将测得的固支矩形板振动传递函数及声振传递函数打开，即可得到固支矩形板振动与声辐射的对应关系。

所述弹性件12为橡胶绳或拉伸弹簧。

实施例测试固支矩形板振动及声辐射

1、试验准备

1.1将测试矩形板1放置在测试台架13固定角铁6上，用压紧角铁5压紧测试矩形板1，保证压紧角铁5、测试矩形板1和固定角铁过孔6对齐，并用M8的螺栓4按设计扭力固定，如图2所示。

2、测试设备

测试设备系统由试验激振系统、响应系统和处理系统等三大部分组成。其中：

2.1试验激振系统包括：激振器 16、功率放大器 17、阻抗头 14、挺杆 15及相关连接线。

2.2响应系统包括：振动传感器3、传声器11、相关连接线及三脚架。

2.3处理系统包括：LMS Test.Lab多通道振动测试系统。(LMS Test.Lab是一整套的振动噪声试验解决方案，是高速多通道数据采集与试验、分析、电子报告工具的完美结合，包括数据采集、数字信号处理、结构试验、旋转机械分析、声学和环境试验。同时它也是一个应用开发平台。)

3、测试步骤

3.1将安装好的测试台架13用橡胶绳12悬挂于吊架水平位置。

3.2将激振器16放置在测试台架13正下方，将挺杆15一端安装在激振器16上，另安装在阻抗头14上，并用粘结剂将阻抗头固定在台架13底座中间位置。

3.3将振动传感器均匀粘贴在测试平板上，具体测点示意图如图1中3所示。

3.4将传声器11用三脚架固定，传声器11位于测试平板1中心正上方1m处，如图3所示。

3.5用相关连接线将振动传感器3、传声器11、激振器16、功率放大器17、阻抗头14与数据采集前端18连接。

3.6设置测试带宽、频率分辨率、平均测试及输入输出窗函数，推荐设置参数如下，

测试频率带宽	0～128Hz
		频率分辨率	0.5Hz
平均次数	30次
		输入窗函数	矩形窗
输出窗函数	矩形窗

3.7振动传感器3、传声器11标定并开始测试。如图4测试结果，板件振动传递函数19及声振传递函数20。

3.8测试数据检查。

a)关心频率范围内的力谱曲线比较平直，下降值不超过10dB；

b)相干函数检查：任一点的相干函数(除去节点或反节点外)应在0.9以上认为响应与激励信号之间的相干性较好。在测试过程中，为保证测得的频响函数质量可靠，应实时监测响应信号和激励信号之相干函数；

c)频响函数清晰且一致性好。

本发明试验台架

本发明还提供了用于固支矩形板振动及辐射声测试的台架13。所述台架13(钢材)尺寸为830mm*680mm*500mm。所述台架13由压紧构件5、固定矩形框6、支撑角铁7、加强矩形架8、加强连接条9及台架底座矩形块10组成。其中所述压紧构件5共有4根角铁，长度分为830mm和680mm，料厚为5mm；所述固定矩形框6共有4根角铁，长度分别为830mm和680mm，料厚为5mm；所述支撑角铁7共有4根，长度为620mm，料厚为5mm；所述加强矩形架8共有4根角铁，长度为480mm和420，料厚为5mm；所述加强连接条9共有4根角铁，长度为150mm，料厚为5mm；所述台架底座矩形块10尺寸为230mm*230mm，料厚为7.5mm。通过焊接方式将所述台架底座10，加强连接条9，支撑角铁7，加强矩形架8及矩形框6焊接。固定测试平板1时，将测试平板1放置在测试台架13上，用M8的螺栓4将压紧构件5、测试平板1与测试台架13的支撑角铁6固定。装配爆炸图如图2所示。

Claims (5)

1.测试固支矩形板振动及声辐射的试验台架，包括台架本体（13），其特征是：所述台架本体（13）为上大下小的倒梯形四棱框架，所述台架本体的上端为矩形框（6）由四段固定角铁连接构成，用以固定固支状态矩形板（1）；所述台架本体的下端为矩形块（10），由钢板制成；所述矩形框（6）和矩形块（10）平行，四段等长的支撑角铁（7）的两端分别与所述大矩形框和小矩形框的四角一一对应连接固定；所述台架本体（13）还包括压紧构件（5），所述压紧构件由四段压紧角铁组成，用以将所述固支矩形板（1）固定连接在所述台架本体上端的矩形框（6）上。

2.根据权利要求1所述的测试固支矩形板振动及声辐射的试验台架，其特征是：在所述台架本体（13）的中部设有加强矩形架（8），该矩形框由四段加强角铁连接构成，所述加强矩形架（8）的四角分别与所述四段支撑角铁的中部固定连接。

3.根据权利要求2所述的测试固支矩形板振动及声辐射的试验台架，其特征是：在所述矩形块（10）的上面固定连接有四根加强连接条（9），所述四根加强连接条的两端分别与相邻的两段支撑角铁的下端固定连接。

4.如权利要求书1－3任意一项所述的测试固支矩形板振动及声辐射的方法，包括以下步骤：

步骤一，将固支状态矩形板（1）用M8的螺栓（4）固定在台架本体（13）上；为了模拟“自由─自由”边界条件，将台架本体（13）的四角用弹性件（12）连接悬挂，并使之处于水平位置；

步骤二，将激振器（16）放置在支架本体（13）的正下方，将挺杆（15）一端固定在激振器上，另一端固定在阻抗头（14）上，并将阻抗头用粘结剂固定在台架本体（13）的底部，并使挺杆垂直于支架本体的底部，保证激励力通过挺杆传递到台架本体上；

步骤三，将若干个振动传感器（3）均匀布置在固支矩形板（1）上，传声器（11）通过三脚架固定在固支矩形板（1）中心正上方1m（米）位置，并用连接线将振动传感器、传声器、激振器、阻抗头（14）和功率放大器（17）与数据采集前端（18）连接；

步骤四，打开测试软件LMS Test.Lab，设置相应测试带宽、频率分辨率、平均次数和输入输出窗函数，并保存测试传递函数、相干函数、自功率谱函数和互功率谱函数；（LMSTest.Lab是一整套的振动噪声试验解决方案，是高速多通道数据采集与试验、分析、电子报告工具的完美结合，包括数据采集、数字信号处理、结构试验、旋转机械分析、声学和环境试验，同时它也是一个应用开发平台；）步骤五，在测试软件中将测得的固支矩形板振动传递函数及声振传递函数打开，即可得到固支矩形板振动与声辐射的对应关系。

5.根据权利要求4所述的测试固支矩形板振动及声辐射的方法，其特征是：所述弹性件（12）为橡胶绳或拉伸弹簧。