CN108181066A - 机载玻璃振动测试夹具的设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机载玻璃振动测试夹具的设计方法，包括S100、建立模拟机载玻璃使用状态的玻璃夹具模型；S200、利用有限元计算玻璃夹具模型的f_m，比较f_m和f_h，当f_m＜f_h时，修正玻璃夹具模型并重做步骤S200直至f_m＞f_h；S300、根据玻璃夹具模型制造玻璃夹具；S400、利用扫频试验测试玻璃夹具，比较f_s和f_h；当f_s＜f_h时，修正玻璃夹具模型并重做步骤S200，直至f_s＞f_h完成夹具设计；其中：f_m为玻璃夹具模型的振动频率、f_h为机载玻璃使用环境的振动频率、f_s为玻璃夹具的振动频率；解决了机载玻璃振动测试夹具设计不合理的问题。

Description

机载玻璃振动测试夹具的设计方法

技术领域

本发明涉及机载玻璃测试技术领域，特别是涉及一种机载玻璃振动测试夹具的设计方法。

背景技术

随着社会的发展，玻璃的应用范围也越来越广泛。不同的使用环境，对玻璃的性能要求也不一样。

在机械设备中的机载玻璃主要是隔音、挡风的作用。但是由于机载玻璃性能的不足，一些振动设备中的机载玻璃会出现破损问题。

一般机载玻璃振动测试夹具设计主要是根据经验进行设计，机载玻璃振动夹具设计的不合理仅能在使用中才能被发现。

发明内容

基于此，本发明在于克服现有技术的缺陷，提供一种机载玻璃振动测试夹具的设计方法，来解决机载玻璃振动测试夹具设计不合理的问题。

一种机载玻璃振动测试夹具的设计方法，包括以下步骤：S100、建立模拟机载玻璃使用状态的玻璃夹具模型；S200、利用有限元计算玻璃夹具模型的f_m，比较f_m和f_h，当f_m＜f_h时，修正玻璃夹具模型并重做步骤S200直至f_m＞f_h；S300、根据玻璃夹具模型制造玻璃夹具；S400、利用扫频试验测试玻璃夹具，比较f_s和f_h，当f_s＜f_h时，修正玻璃夹具模型并重做步骤S200，直至f_s＞f_h完成夹具设计，其中：f_m为玻璃夹具模型的振动频率，f_h为机载玻璃使用环境的振动频率，f_s为玻璃夹具的振动频率。

上述机载玻璃振动测试夹具的设计方法，设计的机载玻璃振动测试夹具用于机载玻璃的振动测试，要精准有效地完成机载玻璃振动测试，需要考虑机载玻璃的使用安装状态、夹具力的传递及夹具的振动性能等因素。建立机载玻璃使用状态的玻璃夹具模型，保证了机载玻璃振动测试的准确性。在制备玻璃夹具前结合建模、有限元分析及模型修正来完善玻璃夹具模型，使玻璃夹具模型的设计结合共振因素和夹具力的传递因素。制备的玻璃夹具利用扫频试验能够检验玻璃夹具的振动性能。在利用有限元分析玻璃夹具模型的过程中，通过修正玻璃夹具模型使f_m避开f_h，进而在设计过程中避免共振的问题。在玻璃夹具的扫频试验中，扫频设备的振动频率会逐渐增加至f_h，当f_m＞f_h时，能有效避免扫频设备对玻璃夹具的影响。

进一步，在所述S200后还包括以下步骤S210、利用有限元分析玻璃夹具模型的前n阶模态振动频率f₁......f_n，n≥4，分析f₁......f_n的疏密程度；当f₁......f_n的疏密程度不符合设计要求时，修改玻璃夹具模型并重复步骤S200，直至当f₁......f_n的疏密程度符合设计要求。当f₁......f_n的疏密程度符合要求时，能有效降低振动复杂程度，降低玻璃夹具振动的控制难度，提高实验的准确性。

进一步，在所述S210后还包括以下步骤：S220、利用有限元分析玻璃夹具模型的刚度和应力，当玻璃夹具模型的刚度和应力不满足设计要求时，修正玻璃夹具模型重做步骤S200，直至玻璃夹具模型的刚度和应力满足设计要求。对玻璃夹具模型的刚度和应力分析能保证玻璃夹具的设计合理性。

进一步，修正玻璃夹具模型的方式包括改变玻璃夹具模型的结构和/或者改变玻璃夹具模型的材料。

进一步，所述S100具体包括以下步骤：S110、建立玻璃安装框；S120、建立基架；S130、组装构成玻璃夹具模型的玻璃安装框和基架。将玻璃夹具模型拆分成玻璃安装框和基架两部分，并通过组装的方式将二者连接在一起。玻璃安装框框能用于模拟玻璃的使用安装状态，基架能用于限定玻璃安装框的位置并将振动设备的振动传递给玻璃安装框。此种方式降低了玻璃夹具的制备难度和制备成本。

进一步，所述S120具体包括以下步骤：S121、建立用于与振动设备连接的基座；S122、在基座上建立安装框体，安装框体与基座配合构成用于安装玻璃安装框的安装窗。将玻璃安装框安装于安装窗内能提高玻璃安装框的安装稳定性。

进一步，所述S100还包括以下步骤：S140、在所述基座上建立与安装框体间隔的补强框体，在所述补强框体与安装框体之间建立连接补强框体和安装框体的支撑筋。补强框体和支撑筋的设置，提高了安装框体在振动实验中的稳定性。

进一步，所述S100还包括以下步骤：S150、在所述补强框体内建立补强筋。补强筋的建立提高了补强框体的稳定性。

进一步，所述基架选用型材建模而成。型材性能稳定，成本低廉。

进一步，所述玻璃安装框为一体式玻璃安装框。机载玻璃为曲面玻璃，采用一体式玻璃安装框能有效地提高机载玻璃的安装匹配度。

附图说明

图1为本发明实施例所述的机载玻璃振动测试夹具的设计方法的流程图；

图2为本发明实施例所述的建立模拟机载玻璃使用状态的玻璃夹具模型的流程图；

图3为本发明实施例所述的机载玻璃夹具的结构示意图；

图4为本发明实施例所述的机载玻璃夹具的基架的结构示意图；

图5为本发明实施例所述的机载玻璃夹具的玻璃安装框的结构示意图。

附图标记说明：300、基架，310、安装窗，320、基座，321、第一基块，322、第二基块，323、第一连接块，324、第一连接孔，330、安装框体，331、第一主框条，32、第二主框条，333、第一连接框条，334、第一连接条，335、第二连接条，336、第二连接孔，340、补强框体，341、第三主框条、342、第四主框条、343、第二连接框条、344、第一补强筋，345、第二补强筋，346、第三连接条，347、第四连接条，350、支撑筋，400、玻璃安装框，411、第四连接孔。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

结合图1，本发明实施例提供一种机载玻璃振动测试夹具的设计方法，包括以下步骤：

S100、建立模拟机载玻璃使用状态的玻璃夹具模型；S200、利用有限元计算玻璃夹具模型的f_m，比较f_m和f_h，当f_m＜f_h时，修正玻璃夹具模型并重做步骤S200直至f_m＞f_h；S300、根据玻璃夹具模型制造玻璃夹具；S400、利用扫频试验测试玻璃夹具，比较f_s和f_h，当f_s＜f_h时，修正玻璃夹具模型并重做步骤S200，直至f_s＞f_h完成夹具设计；其中：f_m为玻璃夹具模型的振动频率，f_h为机载玻璃使用环境的振动频率，f_s为玻璃夹具的振动频率。

上述机载玻璃振动测试夹具的设计方法，设计的机载玻璃振动测试夹具用于机载玻璃的振动测试，要精准有效地完成机载玻璃振动测试，需要考虑机载玻璃的使用安装状态、夹具力的传递及夹具的振动性能等因素。建立机载玻璃使用状态的玻璃夹具模型，保证了机载玻璃振动测试的准确性。在制备玻璃夹具前结合建模、有限元分析及模型修正来完善玻璃夹具模型，使玻璃夹具模型的设计结合共振因素和夹具力的传递因素。制备的玻璃夹具利用扫频试验能够检验玻璃夹具的振动性能。在利用有限元分析玻璃夹具模型的过程中，通过修正玻璃夹具模型使f_m避开f_s，进而在设计过程中避免共振的问题。在玻璃夹具的扫频试验中，扫频设备的振动频率会逐渐增加至f_h，当f_m＞f_h时，能有效避免扫频设备对玻璃夹具的影响。

可选地，在所述S200后还包括以下步骤S210、利用有限元分析玻璃夹具模型的前n阶模态振动频率f₁......f_n，n≥4，分析f₁......f_n的疏密程度；当f₁......f_n的疏密程度不符合设计要求时，修改玻璃夹具模型并重复步骤S200，直至当f₁......f_n的疏密程度符合设计要求。当f₁......f_n的疏密程度符合要求时，能有效降低振动复杂程度，降低玻璃夹具振动的控制难度，提高实验的准确性。

可选地，在所述S210后还包括以下步骤：S220、利用有限元分析玻璃夹具模型的刚度和应力，当玻璃夹具模型的刚度和应力不满足设计要求时，修正玻璃夹具模型重做步骤S200，直至玻璃夹具模型的刚度和应力满足设计要求。对玻璃夹具模型的刚度和应力分析能保证玻璃夹具的设计合理性。

具体地，可以采用叠加多阶模态的方式分析玻璃夹具模型的刚度和应力，也可以利用随机振动的方式分析玻璃夹具模型的刚度和应力。

具体地，修正玻璃夹具模型的方式包括改变玻璃夹具模型的结构和/或者改变玻璃夹具模型的材料。

结合图2、图3，具体地，所述S100具体包括以下步骤：S110、建立玻璃安装框400；S120、建立基架300；S130、组装构成玻璃夹具模型的玻璃安装框400和基架300。将玻璃夹具模型拆分成玻璃安装框400和基架300两部分，并通过组装的方式将二者连接在一起。玻璃安装框400框能用于模拟玻璃的使用安装状态，基架300能用于限定玻璃安装框400的位置并将振动设备的振动传递给玻璃安装框400。此种方式降低了玻璃夹具的制备难度和制备成本。

结合图2、图3，具体地，所述S120具体包括以下步骤：S121、建立用于与振动设备连接的基座320；S122、在基座320上建立安装框体330，安装框体330与基座320配合构成用于安装玻璃安装框400的安装窗310。将玻璃安装框400安装于安装窗310内能提高玻璃安装框400的安装稳定性。

结合图4、图5，具体地，在所述基座320上开设有多个第一连接孔324，在安装框体330上开设有多个第二连接孔336，在所述玻璃安装框400上开设有用于与第一连接孔324一一对应的多个第三连接孔及用于与第二连接孔336一一对应的第四连接孔411，所述玻璃安装框400与基座320通过穿设于第一连接孔324和第三连接孔内的第一紧固件连接安装，所述玻璃安装框400与安装框体330通过穿设于第二连接孔336和第四连接孔411内的第二紧固件连接安装。基座320与玻璃安装框400的连接及安装框体330与玻璃安装框400的连接，保证了安装窗310和玻璃安装框400能够有效地将振动设备的振动传递给机载玻璃。

结合图4，具体地，上述安装框体330包括第一主框条331、第二主框条332及第一连接框条333，所述第一主框条331和第二主框条332间隔设置于基座320上，所述第一连接框条333的一端与第一主框条331连接，第一连接框条333的另一端与第二主框条332连接，在所述第一主框条331及第一连接框条333上开设有所述第一连接孔324，结构简单，组装方便。

需要说明的是，所述第一连接框条333包括第一连接条334和第二连接条335，所述第一连接条334的一端与第一主框条331连接，第二连接条335的一端与第二主框条332连接，所述第一连接条334的另一端与第二连接条335的另一端连接，结构简单，组装方便。

结合图2、图4，可选地，所述S100还包括以下步骤：S140、在所述基座320上建立与安装框体330间隔的补强框体340，在所述补强框体340与安装框体330之间建立连接补强框体340和安装框体330的支撑筋350。补强框体340和支撑筋350的设置，提高了安装框体330在振动实验中的稳定性。

需要说明地是，具体地，支撑筋350的数量可以是两个或者两个以上，在本实施例中支撑筋350的数量为两个，两个支撑筋350间隔设置。

上述补强框体340包括与第一主框条331间隔设置的第三主框条341、与第二主框条332间隔设置的第四主框条342及与第一连接框条333间隔设置的第二连接框条343，所述第三主框条341和第四主框条342间隔设置于基座320上，所述第二连接框条343的一端与第三主框条341连接，第二连接框条343的另一端与第四主框条342连接，结构简单，组装方便。

具体地，所述S100还包括以下步骤：S150、在所述补强框体340内建立补强筋。补强筋的建立提高了补强框体340的稳定性。

结合图4，具体地，上述补强筋包括两条交叉设置的第一补强筋344和第二补强筋345，所述第一补强筋344的一端连接在第三主框条341和基座320的连接处，第一补强筋344的另一端与第二连接框条343连接，所述第二补强筋345的一端连接第四主框条342和基座320的连接处，第二补强筋345的另一端连接在第三主框条341和第二连接框条343的连接处。第一补强筋344和第二补强筋345的设置将补强框体340隔成多个三角形框体，提高了补强框体340的稳定性。

进一步，所述第二连接框条343包括第三连接条346和第四连接条347，所述第三连接条346的一端与第三主框条341连接，第四连接条347的一端与第四主框条342连接，所述第三连接条346的另一端与第四连接条347的另一端连接，结构简单，组装方便。

具体地，上述基座320包括相对间隔设置的第一基块321和第二基块322，在第一基块321和第二基块322之间设有第一连接块323，所述第一连接块323的一端与第一基块321连接，第一连接块323的另一端与第二基块322连接，在所述第一连接块323上开设有所述第一连接孔324，结构简单，组装方便。

需要说明的是，上述第一连接块323有两个，两个第一连接块323间隔设置于第一基块321和第二基块322之间。

具体地，所述基架300选用型材建模而成。型材性能稳定，成本低廉。

结合图5，具体地，所述玻璃安装框400为一体式玻璃安装框400。机载玻璃为曲面玻璃，采用一体式玻璃安装框400能有效地提高机载玻璃的安装匹配度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种机载玻璃振动测试夹具的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100、建立模拟机载玻璃使用状态的玻璃夹具模型；

S200、利用有限元计算玻璃夹具模型的f_m，比较f_m和f_h，

当f_m＜f_h时，修正玻璃夹具模型并重做步骤S200直至f_m＞f_h；

S300、根据玻璃夹具模型制造玻璃夹具；

S400、利用扫频试验测试玻璃夹具，比较f_s和f_h；

当f_s＜f_h时，修正玻璃夹具模型并重做步骤S200，直至f_s＞f_h完成夹具设计；

其中：f_m为玻璃夹具模型的振动频率，f_h为机载玻璃使用环境的振动频率，f_s为玻璃夹具的振动频率。

2.根据权利要求1所述的机载玻璃振动测试夹具的设计方法，其特征在于，在所述S200后还包括以下步骤S210、利用有限元分析玻璃夹具模型的前n阶模态振动频率f₁......f_n，n≥4，分析f₁......f_n的疏密程度；

当f₁......f_n的疏密程度不符合设计要求时，修改玻璃夹具模型并重复步骤S200，直至当f₁......f_n的疏密程度符合设计要求。

3.根据权利要求2所述的机载玻璃振动测试夹具的设计方法，其特征在于，在所述S210后还包括以下步骤：S220、利用有限元分析玻璃夹具模型的刚度和应力，

当玻璃夹具模型的刚度和应力不满足设计要求时，修正玻璃夹具模型重做步骤S200，直至玻璃夹具模型的刚度和应力满足设计要求。

4.根据权利要求1所述的机载玻璃振动测试夹具的设计方法，其特征在于，修正玻璃夹具模型的方式包括改变玻璃夹具模型的结构和/或者改变玻璃夹具模型的材料。

5.根据权利要求1所述的机载玻璃振动测试夹具的设计方法，其特征在于，所述S100具体包括以下步骤：

S110、建立玻璃安装框；

S120、建立基架；

S130、组装构成玻璃夹具模型的玻璃安装框和基架。

6.根据权利要求5所述的机载玻璃振动测试夹具的设计方法，其特征在于，所述S120具体包括以下步骤：

S121、建立用于与振动设备连接的基座；

S122、在基座上建立安装框体，安装框体与基座配合构成用于安装玻璃安装框的安装窗。

7.根据权利要求6所述的机载玻璃振动测试夹具的设计方法，其特征在于，所述S100还包括以下步骤：

S140、在所述基座上建立与安装框体间隔的补强框体，在所述补强框体与安装框体之间建立连接补强框体和安装框体的支撑筋。

8.根据权利要求7所述的机载玻璃振动测试夹具的设计方法，其特征在于，所述S100还包括以下步骤：S150、在所述补强框体内建立补强筋。

9.根据权利要求5所述的机载玻璃振动测试夹具的设计方法，其特征在于，所述基架选用型材建模而成。

10.根据权利要求5所述的机载玻璃振动测试夹具的设计方法，其特征在于，所述玻璃安装框为一体式玻璃安装框。