74.模态空间10.04 — 推力杆对频响测量结果有什么影响吗?

MODAL SPACE – IN OUR OWN LITTLE WORLD

模态空间 – 在我们自己的小世界中     Peter Avitabile() KSI科尚仪器 董书伟(译)

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推力杆对频响测量结果有什么影响吗?那我们看看这个问题。

2014年03月26日发布Ver1.0

当进行激振器试验,连接推力杆到结构上时要小心。当用这类激振器试验求取模态测试用的频响函数时,我发现对此常常误解重重。很多时候人们对于基础激励振动台试验很熟悉,用来评价受到某种模拟实际载荷的设备质量,或者根据某种规范进行品质测试。模态试验与这类品质试验比有一些区别。

不是直接连接被测结构到激振器的运动台面上,而是有一个长、柔细杆,称为顶杆或推力杆,放置在激振器和被测结构之间。这个推力杆的目的是沿着杆的长度方向提供轴向激励,同时给予被测结构非常小的横向刚度。为了清楚起见,图1显示了一个典型的激振器试验设置布局。

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图1 – 典型模态试验激振器设置布局

现在我本应该多花点时间来讨论一下可能存在的所有不同情形,但这里没有足够的空间。我至多可以举例说明一些必须考虑的典型试验情况,并且展示某些可能的频响函数畸变测量结果,由激振器和推力杆不恰当的试验设置而造成。

情形A:我们考虑试验中激振器推力杆弯曲的影响。记住目的是要仅仅提供沿着推力杆长度方向上的输入激励,同时要将推力杆的任何弯曲减至最低程度。 当推力杆弯曲时会发生两种情况。推力杆会传入一个力传感器测不到的转动载荷;记住力传感器预期仅仅观测到压缩或者拉伸的载荷,且任何力矩都将会致使力传感器读数失真同时传入到结构上一个作为转动载荷的力矩,其测量不到。另外,推力杆会引入转动刚度到被测结构之上,它不是结构动力学特性的真正部分。图2显示了一个测量结果,其中对于一个简单的结构,在不同的高度施加激振器激励。显然,对于测得的频响函数有影响。在试验设置的初期阶段要检查这个方面。

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图2 – 推力杆的弯曲影响

情形B:现在考虑激振器相对于测试结构对中设置不恰当的情况。这跟上面的情况类似,因为存在激振器施加到测量设置上的弯曲贡献。图3显示了由于激振器不对中产生的畸变测量结果。应该要花点心思对中激振器。

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图3 – 推力杆的不对中影响

情形C:另一个注意事项是关于试验设置中的激振器顶杆长度的。图4中的测量结果再次表明得到的测量结果是有差别的。应该进行预试验来了解这种影响重要与否。

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图4 – 推力杆的长度影响

情形D:最后所用的推力杆类型对于测得的结果也有影响。图5展示了用不同推力杆所造成的影响,在试验开始的时候应该检查。

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图5 – 推力杆类型的影响

那么在所有展示的情形中,推力杆对于得到的结果显然存在影响。不管它是激振器/推力杆在结构上的位置,还是相对结构的倾斜对中,还是推力杆的长度或类型,都会有推力杆的弯曲效应,影响测得的频响函数。

试验设置时必须要当心。遗憾的是,对于哪种推力杆布置会产生最优的结果,这里没有一个确切的答案。这在极大程度上依赖于被测结构和感兴趣的频率范围。但是对于试验尝试不同的情况,让你自己确信最终采取的试验布置采到了最优可能的频响函数,这很重要。

我希望这个解释有助于你明白,当进行激振器试验时你需要格外小心,并且推力杆对于总体结果具有极大的影响。如果你有关于模态分析的任何其他问题,尽管问我好了。

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