CN114674540A - 一种用于隔振元件频域特性参数的获取方法、系统及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于隔振元件频域特性参数的获取方法、系统及装置，其中，方法包括以下步骤：获取隔振元件的轴向参数，所述轴向参数包括轴向激励力、轴向激励加速度以及轴向传递力；获取隔振元件的横向参数，所述横向参数包括横向激励力、横向激励加速度以及横向传递力；根据所述轴向参数获取所述隔振元件的轴向刚度和轴向阻尼；根据所述横向参数获取所述隔振元件的横向刚度和横向阻尼。本发明的目的在于提供一种用于隔振元件频域特性参数的获取方法、系统及装置，解决当前工程中无法实现隔振元件刚度和阻尼特性参数快速识别的问题。

Description

一种用于隔振元件频域特性参数的获取方法、系统及装置

技术领域

本发明涉及隔振元件试验技术领域，尤其涉及一种用于隔振元件频域特性参数的获取方法、系统及装置。

背景技术

橡胶隔振元件被广泛应用于机械设备的隔振中。橡胶隔振元件的动态特性参数可采用频域参数进行表征，在低频段最关键的参数包括动态刚度和阻尼，动态刚度和阻尼与橡胶隔振元件的材料、结构和频率均有关。从理论建模的角度只能够预测隔振元件刚度的量级，且理论建模无法对阻尼性能进行预测；准确的刚度和阻尼结果需要通过测试获得。因此，准确获取隔振元件的刚度对于指导隔振元件的选型与应用有重要参考价值。

通过测试获得隔振元件的原点和跨点阻抗特性参数，结合测试系统建立合理的结构动力学模型(结构动力学模型中包含了隔振元件的动态刚度和阻尼等频域特性)能够反映隔振元件的动力学特性。但是目前的一些模型采用有限元分析方法建立被测隔振元件的模型，模型较为复杂，无法快速给出隔振元件的刚度和阻尼。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于隔振元件频域特性参数的获取方法、系统及装置，解决当前工程中无法实现隔振元件刚度和阻尼特性参数快速识别的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

本申请实施例第一方面提供一种用于隔振元件频域特性参数的获取方法，包括以下步骤：

获取隔振元件的轴向参数，所述轴向参数包括轴向激励力、轴向激励加速度以及轴向传递力；

获取隔振元件的横向参数，所述横向参数包括横向激励力、横向激励加速度以及横向传递力；

根据所述轴向参数获取所述隔振元件的轴向刚度和轴向阻尼；

根据所述横向参数获取所述隔振元件的横向刚度和横向阻尼。

可选地，所述轴向参数采用所述隔振元件的轴向原点和跨点阻抗测试方法进行测量。

可选地，所述横向参数采用所述隔振元件的横向原点和跨点阻抗测试方法进行测量。

可选地，所述轴向刚度、所述轴向阻尼、所述横向阻尼和/或所述横向刚度由下式获取：

k^*＝k(1+iη)；

其中，F₁表示所述轴向激励力或所述横向激励力，a₁表示所述轴向激励加速度或所述横向激励加速度，F₂表示所述轴向传递力或所述横向传递力，a₂表示所述轴向传递加速度或所述横向传递加速度，取值为0，k表示所述轴向刚度或所述横向刚度，η表示所述轴向阻尼或所述横向阻尼，m₁表示第一过渡板和被测隔振元件的上铁件质量，m₂表示表示第二过渡板和被测隔振元件的下铁件质量，i表示虚数，ω表示圆频率。

本申请实施例第二方面提供一种用于隔振元件频域特性参数的获取系统，包括：

第一获取模块，用于获取隔振元件的轴向参数，所述轴向参数包括轴向激励力、轴向激励加速度以及轴向传递力；

第二获取模块，用于获取隔振元件的横向参数，所述横向参数包括横向激励力、横向激励加速度以及横向传递力；

计算模块，用于根据所述轴向参数获取所述隔振元件的轴向刚度和轴向阻尼，以及根据所述横向参数获取所述隔振元件的横向刚度和横向阻尼。

可选地，所述轴向参数采用所述隔振元件的轴向原点和跨点阻抗测试方法进行测量。

可选地，所述横向参数采用所述隔振元件的横向原点和跨点阻抗测试方法进行测量。

可选地，所述计算模块按下式计算所述轴向刚度、所述轴向阻尼、所述横向阻尼和/或所述横向刚度：

k^*＝k(1+iη)；

其中，F₁表示所述轴向激励力或所述横向激励力，a₁表示所述轴向激励加速度或所述横向激励加速度，F₂表示所述轴向传递力或所述横向传递力，a₂表示所述轴向传递加速度或所述横向传递加速度，取值为0，k表示所述轴向刚度或所述横向刚度，η表示所述轴向阻尼或所述横向阻尼，m₁表示第一过渡板和被测隔振元件的上铁件质量，m₂表示表示第二过渡板和被测隔振元件的下铁件质量，i表示虚数，ω表示圆频率。

本申请实施例第三方面提供一种电子装置，包括处理器和存储器；

所述存储器，用于存储所述处理器可执行指令；

所述处理器，被配置为执行如上所述的一种用于隔振元件频域特性参数的获取方法。

本申请实施例第四方面提供一种计算机可读存储介质，包括存储的计算机程序，所述计算机程序运行时执行如上所述的一种用于隔振元件频域特性参数的获取方法。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、相较于现有技术采用有限元分析方法建立被测隔振元件的测试模型，本申请解决了当前工程中无法实现被测隔振元件刚度和阻尼特性参数快速识别的现状；

2、本申请能够同时考虑减振器的刚度和阻尼，获得额定载荷下频域的动态刚度和阻尼识别结果，可用于研究不同载荷下减振器的动态刚度和阻尼特性变化规律。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明隔振元件的轴向原点和跨点阻抗测试示意图；

图2为本发明隔振元件的横向原点和跨点阻抗测试示意图；

图3为本发明测试过程的等效测试模型图；

图4为本发明拟合结果示意图；

附图中标记及对应的零部件名称：

1、激振器顶杆；2、气囊额定载荷加载装置；3、三向力传感器；4、三向加速度传感器；5、第一过渡板；6、被测隔振元件；7、第二过渡板；8、Kislter三向测力平台；9、液压千斤顶额定载荷加载装置。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

本实施例提供一种用于隔振元件频域特性参数的获取方法，包括以下步骤：

获取被测隔振元件6的轴向参数；本实施例中的轴向参数包括轴向激励力、轴向激励加速度以及轴向传递力；

具体地，本实施例中的轴向参数采用隔振元件的轴向原点和跨点阻抗测试方法进行测量，如图1所示，首先将被测隔振元件6按照工作状态进行安装，其次利用气囊额定载荷加载装置2施加合适的气压对被测隔振元件6加载额定载荷，然后利用激振器顶杆1(未画出激振器)进行动态载荷加载，最后利用激振器顶杆1处的三向力传感器3测得被测隔振元件6的轴向激励力(激振器作用在被测隔振元件6上的作用力)，利用三向加速度传感器4测得被测隔振元件6输入端的加速度(轴向激励加速度)，利用Kislter三向测力平台8获得被测隔振元件6输出端的传递力(轴向传递力)。

获取被测隔振元件6的横向参数，本实施例中的横向参数包括横向激励力、横向激励加速度以及横向传递力；

具体地，本实施例中的横向参数采用隔振元件的横向原点和跨点阻抗测试方法进行测量，如图2所示，首先将两个同样的被测隔振元件6通过对装的方式进行安装，其次利用液压千斤顶额定载荷加载装置9施加合适的油压对被测隔振元件6加载额定载荷，然后利用激振器顶杆1(未画出激振器)进行动态载荷加载，最后利用激振器顶杆1处的三向力传感器3测得被测隔振元件6的横向激励力(激振器作用在被测隔振元件6上的作用力)，利用三向加速度传感器4测得被测隔振元件6输入端的加速度(横向激励加速度)，利用Kislter三向测力平台8获得隔振元件输出端的传递力(横向传递力)。

根据轴向参数获取被测隔振元件6的轴向刚度和轴向阻尼；

根据横向参数获取被测隔振元件6的横向刚度和横向阻尼。

具体地，本实施例中的轴向刚度、轴向阻尼、横向阻尼和/或横向刚度由下式获取：

k^*＝k(1+iη)；

其中，F₁表示轴向激励力或横向激励力，a₁表示轴向激励加速度或横向激励加速度，F₂表示轴向传递力或横向传递力，a₂表示轴向传递加速度或横向传递加速度，由于被测隔振元件6的底部(输出端)固定在Kislter三向测力平台8上，因此，其输出端的加速度为0，k表示轴向刚度或横向刚度，η表示轴向阻尼或横向阻尼，m₁表示第一过渡板和被测隔振元件的上铁件质量，m₂表示第二过渡板和被测隔振元件的下铁件质量，i表示虚数，ω表示圆频率。

以下对本实施例的原理进行说明：

由于上部工装(设置于被测隔振元件6顶部的装置或设备，如图1中的激振器顶杆1、气囊额定载荷加载装置2、三向力传感器3、三向加速度传感器4以及第一过渡板5)和下部工装(设置于被测隔振元件6底部的装置或设备，如图1中的第二过渡板7和Kislter三向测力平台8)在测试频率范围内没有固有模态，可以当作刚性质量块来处理，因此本实施例中的上部工装、被测隔振元件6以及下部工装可以看作是三个串联的元件；由于加载装置为气囊额定载荷加载装置2或液压千斤顶额定载荷加载装置9，而气囊额定载荷加载装置2和液压千斤顶额定载荷加载装置9在实验时的动态刚度较低，可近似认为是自由支撑边界条件，因此被测隔振元件6的输出端可以近似为刚性体，阻抗影响可以忽略。因此，采用本实施例的方案测试被测隔振元件6的阻尼和刚度时，测试过程可等效为如图3所示的测试模型，即：等效为质量m₁-隔振元件刚度k和阻尼η(假设为结构阻尼)-质量m₂的模型，其中质量m₁为第一过渡板5和被测隔振元件6的上铁件质量(即质量m₁为设置于被测隔振元件6顶部的装置或设备)；质量m₂为第二过渡板7和被测隔振元件6的下铁件质量(即质量m₂为设置于被测隔振元件6底部的装置或设备)。因此，在具体获取被测隔振元件6的刚度(轴向刚度或横向刚度)和阻尼(横向阻尼和轴向阻尼)时，获取相应的激励力(轴向激励力或横向激励力)、加速度(轴向加速度或横向加速度)和传递力(轴向传递力或横向传递力)即可。相较于现有的有限元分析方法，不需要对测试系统进行划分，不需要解方程组，可以快速的获取被测隔振元件6的刚度和阻尼；同时此测试方法需要的辅助工装少，测试信号相干系数高，工装对测试结果的影响较小。

实施例2

本实施例提供了一种用于隔振元件频域特性参数的获取系统，包括：

第一获取模块，用于获取被测隔振元件6的轴向参数，轴向参数包括轴向激励力、轴向激励加速度以及轴向传递力；

具体地，本实施例中的轴向参数采用隔振元件的轴向原点和跨点阻抗测试方法进行测量，如图1所示，首先将被测隔振元件6按照工作状态进行安装，其次利用气囊额定载荷加载装置2施加合适的气压对被测隔振元件6加载额定载荷，然后利用激振器顶杆1(未画出激振器)进行动态载荷加载，最后利用激振器顶杆1处的三向力传感器3测得被测隔振元件6的轴向激励力(激振器作用在被测隔振元件6上的作用力)，利用三向加速度传感器4测得被测隔振元件6输入端的加速度(轴向激励加速度)，利用Kislter三向测力平台8获得被测隔振元件6输出端的传递力(轴向传递力)。

第二获取模块，用于获取被测隔振元件6的横向参数，横向参数包括横向激励力、横向激励加速度以及横向传递力；

具体地，本实施例中的横向参数采用隔振元件的横向原点和跨点阻抗测试方法进行测量，如图2所示，首先将两个同样的被测隔振元件6通过对装的方式进行安装，其次利用液压千斤顶额定载荷加载装置9施加合适的油压对被测隔振元件6加载额定载荷，然后利用激振器顶杆1(未画出激振器)进行动态载荷加载，最后利用激振器顶杆1处的三向力传感器3测得被测隔振元件6的横向激励力(激振器作用在被测隔振元件6上的作用力)，利用三向加速度传感器4测得被测隔振元件6输入端的加速度(横向激励加速度)，利用Kislter三向测力平台8获得隔振元件输出端的传递力(横向传递力)。

计算模块，用于根据轴向参数获取被测隔振元件6的轴向刚度和轴向阻尼，以及根据横向参数获取被测隔振元件6的横向刚度和横向阻尼。

具体地，本实施例中的轴向刚度、轴向阻尼、横向阻尼和/或横向刚度由下式获取：

k^*＝k(1+iη)；

其中，F₁表示轴向激励力或所述横向激励力，a₁表示轴向激励加速度或横向激励加速度，F₂表示轴向传递力或横向传递力，a₂表示轴向传递加速度或横向传递加速度，由于被测隔振元件6的底部(输出端)固定在Kislter三向测力平台8上，因此，其输出端的加速度为0，k表示轴向刚度或横向刚度，η表示轴向阻尼或横向阻尼，m₁表示第一过渡板5和被测隔振元件6的上铁件质量，m₂表示第二过渡板7和被测隔振元件6的下铁件质量，i表示虚数，ω表示圆频率。

实施例3

本实施例提供了一种电子装置，包括处理器和存储器；

存储器，用于存储处理器可执行指令；

处理器，被配置为执行如实施例1所提供的一种用于隔振元件频域特性参数的获取方法。

实施例4

本实施例提供了一种计算机可读存储介质，包括存储的计算机程序，计算机程序运行时执行如实施例1所提供的一种用于隔振元件频域特性参数的获取方法。

实施例5

在本实施例中，发明人对上述实施例提供的方案的可行性进行了验证，具体过程如下：

(1)采用隔振元件的轴向原点和跨点阻抗测试方法获取轴向激励力、轴向激励加速度以及轴向传递力；

(2)采用隔振元件的横向原点和跨点阻抗测试方法获取横向激励力、横向激励加速度以及横向传递力；

(3)由测试得到的激励力(横向激励力或轴向激励力)、传递力(横向传递力或轴向传递力)和加速度(横向加速度或轴向加速度)，并根据阻抗的定义求得对应方向(横向或轴向)的输入端原点阻抗Z₁₁、跨点阻抗Z₁₂和输出端原点阻抗Z₂₂：

Z₁₂＝Z₂₁；

Z₁₁Z₂₂-Z₁₂Z₂₁＝1

其中，F₁表示激励力，F₂表示传递力，v₁表示输入端速度，由加速度积分获取，由于阻抗测试时，输出端处于固定状态，因此输出端速度v₂＝0。

(4)根据测试模型、输入端原点阻抗Z₁₁、跨点阻抗Z₁₂和输出端原点阻抗Z₂₂得到测试模型的原点和跨点阻抗表达式：

其中，测试模型为：

k^*＝k(1+iη)

测试模型的原点和跨点阻抗表达式为：

其中，

根据式

和式

对被测隔振元件6的刚度和阻尼进行拟合，拟合结果由图4所示，由图4可知，在低频段主要为刚度控制区，通过低频段的试验测试数据可直接辨识出刚度k；工程上常用半功率带宽法确定阻尼η：公式为：

η＝λ₂-λ₁＝(ω₂-ω₁)/ω_n＝(f₂-f₁)/f_n＝Δf/f_n

式中λ₁和λ₂两个半功率带宽点，ω₁和ω₂为对应位置的圆频率，ω_n为共振位置的圆频率，f为自然频率。

综上，根据拟合结果可知，本申请提供的方案能够准确获取的被测隔振元件6的刚度和阻尼。

本领域内的技术人员应明白，本申请实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本申请实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请实施例是参照根据本申请实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的一种用于隔振元件频域特性参数的获取方法、系统及装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种用于隔振元件频域特性参数的获取方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取隔振元件的轴向参数，所述轴向参数包括轴向激励力、轴向激励加速度以及轴向传递力；

获取隔振元件的横向参数，所述横向参数包括横向激励力、横向激励加速度以及横向传递力；

根据所述轴向参数获取所述隔振元件的轴向刚度和轴向阻尼；

根据所述横向参数获取所述隔振元件的横向刚度和横向阻尼。

2.根据权利要求1所述的一种用于隔振元件频域特性参数的获取方法，其特征在于，所述轴向参数采用所述隔振元件的轴向原点和跨点阻抗测试方法进行测量。

3.根据权利要求1所述的一种用于隔振元件频域特性参数的获取方法，其特征在于，所述横向参数采用所述隔振元件的横向原点和跨点阻抗测试方法进行测量。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种用于隔振元件频域特性参数的获取方法，其特征在于，所述轴向刚度、所述轴向阻尼、所述横向阻尼和/或所述横向刚度由下式获取：

k^*＝k(1+iη)；

其中，F₁表示所述轴向激励力或所述横向激励力，a₁表示所述轴向激励加速度或所述横向激励加速度，F₂表示所述轴向传递力或所述横向传递力，a₂表示所述轴向传递加速度或所述横向传递加速度，取值为0，k表示所述轴向刚度或所述横向刚度，η表示所述轴向阻尼或所述横向阻尼，m₁表示第一过渡板和被测隔振元件的上铁件质量，m₂表示第二过渡板和被测隔振元件的下铁件质量，i表示虚数，ω表示圆频率。

5.一种用于隔振元件频域特性参数的获取系统，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取隔振元件的轴向参数，所述轴向参数包括轴向激励力、轴向激励加速度以及轴向传递力；

第二获取模块，用于获取隔振元件的横向参数，所述横向参数包括横向激励力、横向激励加速度以及横向传递力；

计算模块，用于根据所述轴向参数获取所述隔振元件的轴向刚度和轴向阻尼，以及根据所述横向参数获取所述隔振元件的横向刚度和横向阻尼。

6.根据权利要求5所述的一种用于隔振元件频域特性参数的获取系统，其特征在于，所述轴向参数采用所述隔振元件的轴向原点和跨点阻抗测试方法进行测量。

7.根据权利要求5所述的一种用于隔振元件频域特性参数的获取系统，其特征在于，所述横向参数采用所述隔振元件的横向原点和跨点阻抗测试方法进行测量。

8.根据权利要求5-7中任意一项所述的一种用于隔振元件频域特性参数的获取系统，其特征在于，所述计算模块按下式计算所述轴向刚度、所述轴向阻尼、所述横向阻尼和/或所述横向刚度：

k^*＝k(1+iη）；

其中，F₁表示所述轴向激励力或所述横向激励力，a₁表示所述轴向激励加速度或所述横向激励加速度，F₂表示所述轴向传递力或所述横向传递力，a₂表示所述轴向传递加速度或所述横向传递加速度，取值为0，k表示所述轴向刚度或所述横向刚度，η表示所述轴向阻尼或所述横向阻尼，m₁表示第一过渡板和被测隔振元件的上铁件质量，m₂表示第二过渡板和被测隔振元件的下铁件质量，i表示虚数，ω表示圆频率。

9.一种电子装置，其特征在于，包括处理器和存储器；

所述存储器，用于存储所述处理器可执行指令；

所述处理器，被配置为执行如权利要求1-4中任意一项所述的一种用于隔振元件频域特性参数的获取方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括存储的计算机程序，所述计算机程序运行时执行如权利要求1-4中任意一项所述的一种用于隔振元件频域特性参数的获取方法。

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