CN112697366B - 一种考虑非谐调的梁-阻尼器振动特性测量实验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种考虑非谐调的梁‑阻尼器振动特性测量实验装置及方法，所述装置包括固定装置、多个梁结构、摩擦阻尼器、非谐调调节装置和激振加载与调节装置；通过构造梁‑阻尼器耦合振动系统来表征实际摩擦阻尼叶片，研究不同激振加载位置、正压力大小、接触刚度大小和激励幅值和频率的结构谐调特性；另外，引入质量、正压力、接触刚度等非谐调因素，提出非谐调振动特性测量方法，可对阻尼叶片的非谐调振动特性进行表征性测量，获得振型图及幅频特性曲线，同时可通过连接或断开摩擦阻尼器接触实现一个或多个梁‑阻尼器振动系统的非谐调特性的对比性研究，为进一步对实际非谐调阻尼叶片振动的数值分析及结构优化提供可靠参考。

Description

一种考虑非谐调的梁-阻尼器振动特性测量实验装置及方法

技术领域

本发明属于汽轮机技术领域，涉及汽轮机叶片振动特性测量技术领域，特别涉及一种考虑非谐调的梁-阻尼器振动特性测量实验装置及方法。

背景技术

通常汽轮机的叶片-轮盘在设计研制过程中是谐调的，各扇区的叶片或阻尼结构具有相同的几何物理参数，在分析中可简化为循环周期对称结构。此时叶盘系统的模态振型在整圈叶片上均匀传递，其在激振力下的受迫响应在一定频率范围内也沿周向传递到整个结构。然而，在实际情况下，常常由于叶片和阻尼结构受到制造加工误差、运行磨损和材料性质等不确定因素影响，在整圈结构上叶片或者阻尼器的几何参数和物理参数会存在随机偏差，从而产生非谐调现象。非谐调现象会破坏整圈叶片结构的周期对称性，使得叶片振动能量集中在整圈叶片的局部不能均匀地传递到整圈，引气振动局部化现象。在激振力作用下，非谐调叶盘系统的局部叶片振动响应明显增大，振动应力急剧增加，对汽轮机组叶片的振动安全性产生极大的威胁，使局部叶片发生高周疲劳失效。因此，分析非谐调叶盘振动特性，获得有效抑制系统振动的方法，对提高机组安全性能具有重要意义。

对于具有阻尼器结构的非谐调叶盘系统，由于机理复杂、影响因素多、测量精度要求高，实验研究难以开展。梁结构是透平叶片的理想化表示，通过构造梁-阻尼器耦合振动系统来表征摩擦阻尼叶片，并引入质量、正压力、接触刚度等非谐调因素，可对阻尼叶片的非谐调振动特性进行模拟测量，为进一步对实际非谐调阻尼叶片振动的数值分析及结构优化提供可靠参考。

发明内容

本发明的目的在于提供一种考虑非谐调的梁-阻尼器振动特性测量实验装置及方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明能够实现对实际干摩擦阻尼叶片的非谐调振动特性的表征性测量，为进一步对实际非谐调阻尼叶片振动特性的数值分析及实验开发提供有效依据。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种考虑非谐调的梁-阻尼器振动特性测量实验装置，包括：

固定装置；

梁结构，所述梁结构固定设置于所述固定装置；所述梁结构的数量为N个，N≥2；

摩擦阻尼器，所述摩擦阻尼器设置于两个相邻的梁结构上；所述摩擦阻尼器的数量为N-1个；

非谐调调节装置，所述非谐调调节装置设置于所述梁结构和所述摩擦阻尼器上，用于进行非谐调特性的调节；

激振加载与测量装置，所述激振加载与测量装置设置于所述固定装置，用于为梁结构施加激振，并对振动特性进行模拟测量。

本发明的进一步改进在于，所述固定装置包括：

隔振底板；

凹形侧板，所述凹形侧板固定设置于所述隔振底板；所述凹形侧板的数量为2个；

基板，所述基板固定设置于所述凹形侧板；所述基板的数量为2个。

本发明的进一步改进在于，所述凹形侧板上设置有加强筋。

本发明的进一步改进在于，所述梁结构包括：梁平面本体，所述梁平面本体设置有顶部平台和中部平台；所述梁平面本体上设有圆形通孔轨道和中心槽。

本发明的进一步改进在于，所述梁平面本体厚度为3mm；所述中心槽设置有刻度线。

本发明的进一步改进在于，所述摩擦阻尼器包括：钳臂段和悬臂段；所述钳臂段用于梁结构固定连接，所述钳臂段和所述悬臂段之间通过弹簧钢片和螺栓连接；所述悬臂段可拆卸的设置有半球形钢销，所述半球形钢销用于与梁结构形成球-平面连接。

本发明的进一步改进在于，所述非谐调调节装置包括：可移动质量块和可调砝码；所述可移动质量块可滑动的设置在圆形通孔轨道内；所述可调砝码通过弹性钢索垂直悬挂在所述摩擦阻尼器上。

本发明的进一步改进在于，所述激振加载与测量装置包括：加载板、齿轮传动升降装置、电磁式激振器和压电式位移传感器；所述齿轮传动升降装置固定设置于凹形侧板上；所述加载板可升降的设置于所述齿轮传动升降装置上；所述电磁式激振器固定设置在所述加载板上；所述电磁式激振器的输出端设置有动态力传感器和激振杆，所述激振杆置于所述中心槽中；所述压电式位移传感器固定设置于所述梁平面本体的预设位置，用于测量梁结构的振动响应。

本发明的进一步改进在于，所述激振加载与测量装置还包括：

数据采集器，用于接收梁结构的振动响应并绘制相应的幅频特性曲线；

激光测振仪，用于对梁结构整体振动情况进行扫描，获得系统振型图。

本发明的一种考虑非谐调的梁-阻尼器振动特性测量实验方法，基于本发明上述的考虑非谐调的梁-阻尼器振动特性测量实验装置，包括以下步骤：

步骤1，使测量实验装置保持初始谐调状态；

步骤2，通过激振加载与测量装置对梁结构施加激行波激励，测得激励幅值和激振频率；测得梁结构的振动响应；基于测量结果绘制相应的幅频特性曲线；

步骤3，连接或断开摩擦阻尼器；或者，调节非谐调特性；或者，调节激励加载的位置、幅值和频率；

步骤4，重复步骤2和步骤3，完成各个工况下的梁-阻尼器振动特性测量。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明能够实现对实际干摩擦阻尼叶片的非谐调振动特性的表征性测量，为进一步对实际非谐调阻尼叶片振动特性的数值分析及实验开发提供有效依据。其中，通过连接或断开摩擦阻尼器；或者，调节非谐调特性；或者，调节激励加载的位置、幅值和频率；可完成各个工况下的梁-阻尼器振动特性测量。

本发明中，在保留关键结构要素的基础上对实际难以进行实验研究的非线性振动特性测量问题进行了合理简化及转化，包括：采用梁结构对汽轮机叶片进行理想化表征，通过在梁平面本体顶部和中部构造顶部平台和中部平台来模拟实际叶片的围带和拉筋部件，并采用球-平面接触方式简化干摩擦阻尼结构。梁平面本体可以在正面上半部分沿中心线开设有圆形通孔轨道，可移动质量块安装在轨道内可在梁平面本体上滑动并定位，从而实现振动系统的质量非谐调特性。

本发明中，多个梁平面本体是由同一钢板经高压水射流切割而成，保持系统初始的谐调特性，梁平面本体厚度为3mm，使得振动系统的动态特性主要表现为低频离面弯振。

本发明中，考虑了实际叶片振动时产生的非谐调特性，并在多处结构上的设置人为增加非谐调因素，便于非谐调特性的定性实现与定量研究：通过在梁平面本体上开设圆形通孔轨道，调节可移动质量块位置，改变每个梁平面本体的质量分布，研究质量非谐调特性；通过更换摩擦阻尼器下垂直悬挂的砝码质量，改变法向正压力大小，研究正压力非谐调特性；通过更换半球形钢销的半径调节接触面积，改变摩擦阻尼器的接触刚度，研究接触刚度非谐调特性。

本发明中，将摩擦阻尼结构变为由两部连接件所构成，在不改变关键特征要素的前提下方便对多个梁结构之间的摩擦阻尼器进行连接与断开，从而实现对一个或多个梁-阻尼器振动系统的非谐调特性进行对比研究；进一步，通过同时连接或断开顶部平台或中部平台的所有摩擦阻尼器，也可模拟叶片围带或拉筋未锁紧的情况，并对系统振动特性进行测量。具体的，摩擦阻尼器可以是一个铝制连接件，其在中心分成两段，钳臂段通过凹槽夹持在梁结构顶部平台或中部平台上，悬臂段通过半球形钢销与相邻梁结构的顶部平台或中部平台连接，两部分可由一块薄的弹簧钢片通过螺栓连接。

本发明中，可调砝码通过弹性钢索垂直悬挂在摩擦阻尼器下方以提供恒定法向正压力，并可通过更换砝码质量改变法向正压力大小，从而实现振动系统的正压力非谐调特性；顶部平台和中部平台同时设有摩擦阻尼器，可模拟叶片顶端围带及中部拉筋的阻尼作用并研究对振动特性的影响；摩擦阻尼器由两部分组成，中心处用弹簧钢片连接并用螺栓固定，相当于给摩擦阻尼器施加弯扭方向的固定约束，避免对梁的离面弯曲振动产生影响，并保持其他两个方向的弯曲刚度。

在激振加载与调节方法上，传统方法是将加载板通过螺栓固定于侧板上，每次调整激振位置需要拆卸并重新固定加载板，消耗人力，本发明中采用了更加便捷的方法：采用齿轮传动升降装置来调节激振的加载位置，可将激振器调节到梁平面本体的相应刻度，加载方便，易于操作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的一种考虑非谐调的梁-阻尼器振动特性测量实验装置的结构示意图；

图2是本发明实施例中，梁结构示意图；其中，图2中的(a)为正视示意图，图2中的(b)为侧视示意图，图2中的(c)为后视示意图；

图3是本发明实施例中，摩擦阻尼器示意图；

图4是本发明实施例中，激振加载与测量装置示意图；

图5是本发明实施例中，齿轮传动升降装置局部示意图；

图6是本发明实施例中，电磁式激振器示意图；

图7是本发明实施例的一种考虑非谐调的梁-阻尼器振动特性测量方法的流程示意框图；

图1至图6中，

1、固定装置；11、隔振底板；12、基板；13、凹形侧板；14、加强筋；15、凹槽；

2、梁结构；21、顶部平台；22、梁平面本体；23、中部平台；24、圆形通孔轨道；25、中心槽；

3、摩擦阻尼器；31、钳臂段；32、悬臂段；33、半球形钢销；34、弹簧钢片；35、螺栓；36、螺纹；37、通孔；

4、非谐调调节装置；41、可移动质量块；42、可调砝码；43、弹性钢索；

5、激振加载与测量装置；51、加载板；52、齿轮传动升降装置；53、手摇；54、连杆；55、电磁式激振器；56、激振杆；57、动态力传感器；58、数据采集器；59、激光测振仪；60、压电式位移传感器；

521、竖直板；522、螺纹孔板；523、螺纹杆；524、套筒；525、直角板；526、第一齿轮；527、第二齿轮；

551、永磁铁；552、安装架；553、线圈。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术效果及技术方案更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例。基于本发明公开的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，都应属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明实施例的一种考虑非谐调的梁-阻尼器振动特性测量实验装置，主要包括固定装置1、多个梁结构2、摩擦阻尼器3、非谐调调节装置4、激振加载与调节装置5。其中，固定装置1包括隔振底板11、两块基板12和两块对称布置的凹形侧板13；优选的，凹形侧板13上焊接有加强筋14。多个梁结构2在底端通过两块基板12固定，基板12通过螺栓紧固并固定在两凹形侧板13上，从而减少梁结构之间底部的耦合作用；可选的，两凹形侧板13上开设有90mm的凹槽15，用于激振加载位置的调节。

请参阅图2，本发明实施例中，梁结构2包括顶部平台21、梁平面本体22和中部平台23，由图2中的(a)看出，梁平面本体22正面上半部分沿中心线开设有22个圆形通孔轨道24，从上至下可依次编号为No.1～No.22，开始时所有的可移动质量块41定位在No.11位置，表示系统的初始谐调状态。当可移动质量块41在轨道内滑动并定位到其他位置时，实现振动系统的质量非谐调特性的引入。由图2中的(b)看出，梁平面本体22的厚度为3mm，使得振动系统的动态特性主要表现为低频离面弯振，顶部平台21和中部平台23为倾斜角5°的斜面，在梁振动幅值较大时保持恒定摩擦接触位置。由图2中的(c)看出，梁平面本体22背面下半部分开设有90mm的中心槽25，并标有刻度线，对应两凹形侧板13上开设的90mm凹槽15，实现对加载激振位置的调节。压电式位移传感器60分别安装在梁平面本体22的顶端和中心处。激振杆56安装在电磁式激振器55前端，并与梁结构2背面中心槽25垂直接触，施加激振力。

根据本发明上述实施例，多个梁结构底部通过基板夹紧，基板通过螺栓紧固并固定在两侧板上，从而减少梁结构之间底部的耦合作用。梁平面本体顶端和近底端处分别焊接有顶部平台和中部平台，以提供梁结构离面弯振的接触滑移平面。优选的，顶部平台和中部平台为倾斜角5°的斜面，在梁振动幅值较大时保持恒定摩擦接触位置。可调砝码通过弹性钢索垂直悬挂在摩擦阻尼器下方以提供恒定法向正压力，并可通过更换砝码质量改变法向正压力大小，从而实现振动系统的正压力非谐调特性。在顶部平台和中部平台同时设有摩擦阻尼器，可模拟叶片顶端围带及中部拉筋的阻尼作用并研究对振动特性的影响；摩擦阻尼器由两部分组成，中心处用弹簧钢片连接并用螺栓固定，相当于给摩擦阻尼器施加弯扭方向的固定约束，避免对梁的离面弯曲振动产生影响，并保持其他两个方向的弯曲刚度。半球形钢销与相邻梁结构平台保持球-平面接触方式，可通过更换半球形钢销的半径改变摩擦阻尼器的接触刚度，从而实现振动系统的接触刚度非谐调特性。

在众多干摩擦接触理论模型中，用于描述叶片接触面间干摩擦阻尼特性的摩擦模型主要有宏观滑移模型和微动滑移模型。微动滑移模型又称为局部滑移模型，与宏观滑移模型不同，它假设在外力作用下，接触面上各点的应力、应变状态不完全相同。在较大正压力作用下，存在部分接触区域发生宏观滑动且其余部分处于粘滞的局部滑移状态。相比于宏观滑移模型，微动滑移模型可以更加精确的描述接触面间的摩擦阻尼特性。因此，微动滑移模型被广泛使用于描述透平叶片干摩擦阻尼结构接触面间的摩擦阻尼特性。

根据Hertz弹性接触理论，两个球面发生接触时，接触半径a为：

式中：a——接触半径/m；N——接触区域的接触压力/N；R₁——球面1的半径/m；R₂——球面2的半径/m；ν₁——物体1的泊松比；ν₂——物体2的泊松比；E₁——物体1的弹性模量/Pa；E₂——物体2的弹性模量/Pa；k₁——系数，

k₂——系数，

对于两种材料相同的球-平面接触对，k₁＝k₂＝k，R₁＝R，R₂→∞，接触半径为:

式中：G为剪切模量，且对于各向同性材料，

球-平面接触对在切向力作用下的切向接触刚度：

请参阅图3，本发明实施例中，采用球-平面接触对方式来简化干摩擦阻尼结构。摩擦阻尼器3是一个铝制连接件，其在中心分成钳臂段31和悬臂段32两段，其中钳臂段31通过凹槽夹持在梁结构2顶部平台21或中部平台23上，悬臂段32与半球形钢销33采用螺纹36配合连接，通过顺时针旋转螺纹调节半球形钢销33与相邻梁结构2的顶部平台21或中部平台23保持球-平面接触对的连接方式，当逆时针旋转螺纹至半球形钢销33与平台分离即可断开梁结构之间的连接。通过更换半球形钢销的半径改变摩擦阻尼器的接触刚度，可引入接触刚度的非谐调因素。悬臂段32中开设有一通孔37，弹性钢索43通过该通孔37系于悬臂段32上。可调砝码42通过弹性钢索43垂直悬挂在摩擦阻尼器3下方。钳臂段31和悬臂段32两部分由一块薄的弹簧钢片34通过螺栓35连接，相当于给摩擦阻尼器施加弯扭方向的固定约束，避免对梁的离面弯曲振动产生影响，并保持其他两个方向的弯曲刚度。

请参阅图4，本发明实施例中，激振加载与测量装置5包括加载板51、齿轮传动升降装置52、手摇53和连杆54、电磁式激振器55、激振杆56。电磁式激振器55横向固定在加载板51上，激振杆56安装在电磁式激振器55前端，并与梁结构背面中心槽25垂直接触，通过调节齿轮传动升降装置52，激振杆56在中心槽25内沿竖直方向移动，对应梁平面本体的刻度可改变激振位置至不同工况。

根据本发明上述实施例，梁平面本体背面下半部分开设有中心槽，并标有刻度线，对应两凹形侧板上开有凹槽，竖板可在凹槽内滑动并带动加载板在竖直方向移动，电磁式激振器固定在加载板上，其激振杆可在中心槽内沿竖直方向移动从而改变施加激振的位置。

请参阅图5，本发明实施例中，通过旋转手摇结构53带动连杆54上的第二齿轮527转动，通过齿间配合带动第一齿轮526转动，第一齿轮526上方连接的螺纹杆523随之旋转，螺纹孔板522通过与螺纹杆523之间的螺纹配合竖直向上或向下移动。竖直板521与螺纹孔板522通过螺栓连接，在螺纹孔板522的带动下，竖直板521在凹槽15内上下滑动。加载板51与竖直板521也通过螺栓连接，在竖直板521的带动下，加载板51于是也竖直上下移动。第二齿轮527和第一齿轮526为互相垂直布置的斜齿轮，并通过套筒524固定安装在直角板525上，保持齿轮的轴向位置固定。直角板525螺栓固定在凹形侧板13上。连杆54将两侧的齿轮传动升降装置5连接在一起，保持两侧的升降高度相同。

根据本发明所述实施例，在激振加载与调节方法上，传统方法是将加载板通过螺栓固定于侧板上，每次调整激振位置需要拆卸并重新固定加载板，消耗人力，本发明中采用了更加便捷的方法：采用齿轮传动升降装置来调节激振的加载位置，并通过连杆连接保持两侧的升降高度相同，只需旋转手摇结构即可将激振器调节到梁平面本体的相应刻度，加载方便，易于操作。

请参阅图6，本发明实施例中，电磁式激振器55包括：永磁铁551、安装架552、线圈553。永磁铁551利用螺母和螺栓固定在安装架552上，安装架552固定在加载板51上。永磁铁551前段绕有线圈553，开启时将变频交流电输入线圈553，增强永磁铁551产生的磁场作用力。电磁式激振器55和梁平面本体22的中心槽25之间通过激振杆56相接触。优选的，激振杆56采用中间窄两边宽的变截面结构，使细杆部分在自身柔度下充分消耗激振器产生的切向载荷，保证梁结构只发生离面弯振。激振杆56中间连接有动态力传感器57，用来测量激振力幅值与频率。

本发明实施例的装置中，在保留关键结构要素的基础上对实际难以进行实验研究的非线性振动特性测量问题进行了合理简化及转化：采用梁结构对汽轮机叶片进行理想化表征，通过在梁平面本体顶部和中部构造顶部平台和中部平台来模拟实际叶片的围带和拉筋部件，并采用球-平面接触方式简化干摩擦阻尼结构；考虑了实际叶片振动时产生的非谐调特性，并在多处结构上的设置人为增加非谐调因素，便于非谐调特性的定性实现与定量研究：通过在梁平面本体上开设圆形通孔轨道，调节可移动质量块位置，改变每个梁平面本体的质量分布，研究质量非谐调特性；通过更换摩擦阻尼器下垂直悬挂的砝码质量，改变法向正压力大小，研究正压力非谐调特性；通过更换半球形钢销的半径调节接触面积，改变摩擦阻尼器的接触刚度，研究接触刚度非谐调特性；将摩擦阻尼结构变为由两部连接件所构成，在不改变关键特征要素的前提下方便对多个梁结构之间的摩擦阻尼器进行连接与断开，从而实现对一个或多个梁-阻尼器振动系统的非谐调特性进行对比研究；进一步，通过同时连接或断开顶部平台或中部平台的所有摩擦阻尼器，也可模拟叶片围带或拉筋未锁紧的情况，并对系统振动特性进行测量。

请参阅图7所示，一种考虑非谐调的梁-阻尼器振动特性测量方法，基于本发明上述的实验装置，包括以下步骤：

步骤1，按图1安装梁-阻尼器振动特性测量装置，将所有梁平面本体22上的可移动质量块41定位至圆形通孔轨道24的No.11位置处，保持装置的初始谐调状态。转动手摇53调节齿轮传动升降装置52至凹槽15最低处。在摩擦阻尼器3下方垂直悬挂可调砝码42，调节所有摩擦阻尼器3与平台21(23)之间的正压力大小并保持一致，检查各摩擦阻尼器3与平台21(23)之间球-平面接触对的正常接触。

步骤2，调整电磁激振器55位置，使激振杆56与梁平面本体22中心槽25最低刻度处垂直接触。向电磁式激振器55通入稳定电流，对梁平面本体22施加行波激励，由激振器55输出端的动态力传感器57测得激励幅值和激振频率，由梁平面本体22顶端和中心处的压电式位移传感器60测得梁结构2的振动响应，输出到数据采集器58，并绘制相应的幅频响应曲线。

步骤3，待梁结构2振动状态达到稳定时，开启激光测振59仪对梁结构2整体振动情况进行扫描，获得此工况下系统振型图。

步骤4，(1)摇动手摇53，升高加载板51至待测刻度；(2)同时更换所有的可调砝码质量42；(3)同时更换所有半球形钢销33的半径尺寸；(4)调节输入电流的大小及频率，重复步骤2和3，获得系统在不同激振加载位置、正压力大小、接触刚度大小和激励幅值和频率的谐调特性测量结果，得到各工况下的梁-阻尼器耦合系统的振型图，并绘制频响曲线。

步骤5，(1)滑动各梁结构2上的可移动质量块41并定位于不同的位置；(2)对各摩擦阻尼器3更换不同的可调砝码质量42；(3)对各摩擦阻尼器3更换不同半径尺寸的半球形钢销33；重复步骤2和3，摇动手摇，改变振动激励加载位置，获得系统在考虑质量、正压力和接触刚度的非谐调因素下的振动特性测量结果，得到各工况下的梁-阻尼器耦合系统的振型图及幅频特性曲线。

步骤6，通过连接或断开半球形钢销3与平台21(23)的球-平面接触改变梁结构耦合个数，重复步骤2至5，对一个或多个梁-阻尼器振动系统的谐调和非谐调特性进行研究。

步骤7，通过同时连接或断开顶部平台21或中部平台23的所有摩擦阻尼器3，重复步骤2至5，可对叶片围带或拉筋未锁紧时系统的振动特性进行模拟研究。

根据本发明上述实施例，采用齿轮传动升降装置来调节激振的加载位置，并通过连杆连接保持两侧的升降高度相同，只需旋转手摇结构即可将激振器调节到梁平面本体的相应刻度，加载方便易于操作。通过连接或断开半球形钢销与平台的球-平面接触，可研究一个或多个梁-阻尼器振动系统的非谐调特性；通过同时连接或断开顶部平台或中部平台的所有球-平面接触，可对叶片围带或拉筋未锁紧时系统的振动特性进行模拟测量研究。

综上，本发明公开了一种考虑非谐调的梁-阻尼器振动特性测量实验装置及方法，包括固定装置、多个梁结构、摩擦阻尼器、非谐调调节装置和激振加载与调节装置，通过构造梁-阻尼器耦合振动系统来表征实际摩擦阻尼叶片，研究不同激振加载位置、正压力大小、接触刚度大小和激励幅值和频率的结构谐调特性；并引入质量、正压力、接触刚度等非谐调因素，提出非谐调振动特性测量方法，可对阻尼叶片的非谐调振动特性进行表征性测量，获得振型图及幅频特性曲线，同时可通过连接或断开摩擦阻尼器接触实现一个或多个梁-阻尼器振动系统的非谐调特性的对比性研究，为进一步对实际非谐调阻尼叶片振动的数值分析及结构优化提供可靠参考。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种考虑非谐调的梁-阻尼器振动特性测量实验装置，其特征在于，包括：

固定装置(1)；

梁结构(2)，所述梁结构(2)固定设置于所述固定装置(1)；所述梁结构(2)的数量为N个，N≥2；

摩擦阻尼器(3)，所述摩擦阻尼器(3)设置于两个相邻的梁结构(2)上；所述摩擦阻尼器(3)的数量为N-1个；

非谐调调节装置(4)，所述非谐调调节装置(4)设置于所述梁结构(2)和所述摩擦阻尼器(3)上，用于进行非谐调特性的调节；

激振加载与测量装置(5)，所述激振加载与测量装置(5)设置于所述固定装置(1)，用于为梁结构(2)施加激振，并对振动特性进行模拟测量；

其中，所述固定装置(1)包括：隔振底板(11)；凹形侧板(13)，所述凹形侧板(13)固定设置于所述隔振底板(11)；所述凹形侧板(13)的数量为2个；基板(12)，所述基板(12)固定设置于所述凹形侧板(13)；所述基板(12)的数量为2个；

所述梁结构(2)包括：梁平面本体(22)，所述梁平面本体(22)设置有顶部平台(21)和中部平台(23)；所述梁平面本体(22)上设有圆形通孔轨道(24)和中心槽(25)；

所述摩擦阻尼器(3)包括：钳臂段(31)和悬臂段(32)；所述钳臂段(31)用于与顶部平台(21)、中部平台(23)固定连接，所述钳臂段(31)和所述悬臂段(32)之间通过弹簧钢片(34)连接；所述悬臂段(32)可拆卸的设置有半球形钢销(33)，所述半球形钢销(33)用于与顶部平台(21)、中部平台(23)形成球-平面连接。

2.根据权利要求1所述的一种考虑非谐调的梁-阻尼器振动特性测量实验装置，其特征在于，所述凹形侧板(13)上设置有加强筋(14)。

3.根据权利要求1所述的一种考虑非谐调的梁-阻尼器振动特性测量实验装置，其特征在于，所述梁平面本体(22)厚度为3mm；所述中心槽(25)设置有刻度线。

4.根据权利要求1所述的一种考虑非谐调的梁-阻尼器振动特性测量实验装置，其特征在于，所述非谐调调节装置(4)包括：可移动质量块(41)和可调砝码(42)；

所述可移动质量块(41)可滑动的设置在圆形通孔轨道(24)内；所述可调砝码(42)通过弹性钢索(43)垂直悬挂在所述摩擦阻尼器(3)上。

5.根据权利要求4所述的一种考虑非谐调的梁-阻尼器振动特性测量实验装置，其特征在于，所述激振加载与测量装置(5)包括：加载板(51)、齿轮传动升降装置(52)、电磁式激振器(55)和压电式位移传感器(60)；所述齿轮传动升降装置(52)固定设置于凹形侧板(13)上；所述加载板(51)可升降的设置于所述齿轮传动升降装置(52)；所述电磁式激振器(55)固定设置在所述加载板(51)上；所述电磁式激振器(55)的输出端设置有动态力传感器(57)和激振杆(56)，所述激振杆(56)置于所述中心槽(25)中；所述压电式位移传感器(60)固定设置于所述梁平面本体(22)的预设位置，用于测量梁结构(2)的振动响应。

6.根据权利要求5所述的一种考虑非谐调的梁-阻尼器振动特性测量实验装置，其特征在于，所述激振加载与测量装置(5)还包括：

数据采集器(58)，用于接收梁结构(2)的振动响应并绘制相应的幅频特性曲线；

激光测振仪(59)，用于对梁结构(2)整体振动情况进行扫描，获得系统振型图。

7.一种考虑非谐调的梁-阻尼器振动特性测量实验方法，其特征在于，基于权利要求1所述的考虑非谐调的梁-阻尼器振动特性测量实验装置，包括以下步骤：

步骤1，使测量实验装置保持初始谐调状态；

步骤2，通过激振加载与测量装置对梁结构施加激行波激励，测得激励幅值和激振频率；测得梁结构的振动响应；基于测量结果绘制相应的幅频特性曲线；

步骤3，连接或断开摩擦阻尼器；或者，调节非谐调特性；或者，调节激励加载的位置、幅值和频率；

步骤4，重复步骤2和步骤3，完成各个工况下的梁-阻尼器振动特性测量。

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