随机振动及试验技术-激振设备与激振技术ppt课件

振动测试和分析技术，2009年8月，沈阳航天大学艾延廷，1，1 .振动过程中的时域和频域描述2 .振动传感器测量系统3 .频率分析和数字信号处理技术4 .振动激励设备和激振技术5 .结构模式测试分析6 .旋转机械的振动测试技术，主要内容：2， 4振动激励设备和激振技术，4.1概述，随机振动试验的必要性：代替了现场试验，缩短了产品开发周期，降低了开发成本。 在实验室再现的可能性：在一定程度上再现新的试验方法和标准的制定、新设备的开发、在实验室的实验等现场状况。 随机振动试验分类： (1)耐久性试验：又称强度试验，评价结构和试验片的抗随机振动特性，研究强度破坏和疲劳寿命等问题。 3、4振动激励设备和激励技术，4.1概述，(2)功能试验：研究随机振动环境下的结构和试件的功能特性。 主要检查结构和试验片在使用振动的环境下是否发生了功能障碍，以及各部件的连接、固定、安装变形、间隙等工艺要求是否被破坏等。 (3)响应试验：对振动结构的动力响应特性试验是现代产品安全、信赖、经济、应用中不可或缺的研究环节。 4、4振动激励设备和激励技术，4.2随机振动的等效条件，随机振动不确定，如何再现，需要等效条件。 (1)振幅范围：平均、方差、平均值。 (2)时差域：自相关函数。 (3)自功率谱密度函数。 对于多输入系统，还进行互相关函数和互频谱密度函数的模拟。 随机振动等效：两个随机振动的统计特性均相同。 但是，5、4振动激励设备和激励技术、4.2随机振动的等效条件、单一随机振动仿真的等效条件可以通过以下特性实现。 当现场随机振动等价时，首先，(1)平均值由(2)和(1)导出，随机振动和振动的总能量及其静态成分相等。 (3)是与各峰值对应的频率。 (4.1)、(4.2)、(4.3)、(2)标准偏差、6，4振动激励设备和激励技术、4.2随机振动的等效条件、(4)、条件(3)、(4)表示包含振动能量极大值的频率成分相同，且在这些频率下的振动能量的大小也相同。 条件(1)、(2)表示以下面积相等：要求严格时，(4.4)、4.5 )、7、4振动激励设备和激励技术、4.3.1正弦振动测试系统、4.3振动测试系统分类、(1)恒频测试、以一个或几个频率进行恒频测试，评价试件的抗震能力和抗振强度。 (2)正弦扫描(扫描)试验、规定电平、正弦激励信号的频率随时间变化。 从(4.8)可以看出，8、4振动激励设备和激励技术、a .线性扫描、扫描时间：b .对数扫描或： (4.6)、4.7 )、(4.8)、(4.9)、(2)正弦扫描(扫描频率)测试、9、4振动激励设备和激励技术、(4.3.2正弦振动测试系统， 以对数扫描频率单向扫描频带时产生的总振动次数n表示为：在步骤中常用的八度扫描或表示为：k-单位时间内的扫描频率的八度，从而计算疲劳测试次数。10、4振动激励设备和激励技术，4.3.2正弦振动试验系统，*带谷无谷分：试验时，振动台向试验片的激励位移振幅值或加速度振幅值保持某一规定的数值。 实际上，激励有力量还是运动参数，但震级不一定。 因此，在一些频带内曾进行过实验。 因此，采用控制表的运动参数的自适应共振使运动参数的值降低，在频谱图中出现谷值。*慢扫描：环境试验，寻找谐振点，s/n比低，*速度分布，*快扫描：线性好，用于模式分析，s/n比高，11，4振动激励设备和激振技术，4.3.3随机振动试验系统，(1)模拟式随机振动试验系统，a平衡概念， 平衡对不同频带功率放大器的输入信号进行一定程度的放大和衰减，使振动台振动或试件上某一点振动达到规定要求。 也就是说，平衡是再分配不同频带的振动能量来实现随机的振动控制。12、4振动激励设备和激励技术、4.3.3随机振动试验系统、b“峰-谷”均衡器、“峰-谷”均衡器由变量q和灵活性带通滤波器构成。 一些峰谷需要串联几个均衡器。13、4振动激励设备与激励技术、4.3.3随机振动测试系统、c多通道滤波器均衡系统、将测试频率范围划分为若干离散滤波器频带，调整各频带的增益，以实现均衡的目的。 (2)数控振动试验系统、a功率谱再现式随机振动试验、1 )功率谱再现式随机振动试验、*宽带随机试验、14、4振动激励设备和激励技术、4.3.3随机振动试验系统、图4.1窄带随机振动、15、4振动激励设备和激励技术； 4.3.3随机振动测试系统，*窄带随机测试，图4.2窄带随机振动，*扫描随机振动测试：用窄带随机信号扫描激励宽实验带。图4.3窄带随机试验频谱型、16、4振动激励设备和激励技术、4.3.3随机振动试验系统、*宽带随机正弦频率、4.4随机振动自功率谱法原理图、*宽带随机正弦扫描试验、17、4振动激励设备和激励技术、4.3.3随机振动试验系统4.5波形再现原理示意图，18，4振动激励设备和激励技术，4.4激励设备的选择和设置，4.4.1振动试验台，(1)振动试验台的类型和特征，19，4振动激励设备和激励技术，20，4振动激励设备和激励技术，21，4振动激励设备和激励技术，(2)电动振动台，a .电动振动台的原理和结构，电动振动台将电能转换为机械能基本工作原理是基于导电体在磁场中受电磁力作用的安培定律。 如图所示，电动振动台的推力为：式中，b为环形气隙中的磁感应强度(wb/m2 )，l为可动线圈绕组的有效长度(m )，可动线圈中的电流(a )。 4.6电动台的工作原理示意图，22、4振动激励设备和激励技术，(2)电动振动台、电动振动台主要由活动系统(驱动线圈和工作台)、磁路系统、弹性支撑系统、导向系统和冷却系统构成。 导向机构的作用是限制振动台的横向运动，弹性支撑系统产生恢复力和支撑力，冷却系统通过强制冷却降低温度上升。 图4.7电动台的振动台结构示意图，23、4振动激励设备和激励技术，b .电动振动台的动力学参数，电动振动台的推力是由振动台负载输出的总推力，包括无用推力和有用推力两种。 电动振动台的动力学参数：推力、激振频率、固有频率、弹性元件刚性、激振质量等。 不需要推力F0是振动台体的活动部分消耗的推力，即振动台体的活动部分的质量即振动台的无负荷最大加速度振幅。 振动台的负荷质量为零时，台体的推力全部消耗在推进自己活动的部分的质量上，这时有用的推力为零。 (4.11 )、24、4振动激励设备和激励技术，b .电动振动台的动力学参数，振动台额定宽带推力计算：图4.8推力-负载-加速度曲线图，(4.12 )、25、4振动激励设备和激励技术，b .电动振动台的动力学参数的确定：在频率和标准电流的条件下，测量无负载台的加速度和负载的工作台的加速度，等效质量：式中规定的试验负载是随机振动的均方加速度。式中，包含激励频率和运动部分的悬架固有频率的修正项。 (4.13 )、26、4振动激励设备和激励技术，c .电动振动台的基本参数和技术指标，最大推力：频率范围：振动台容许的工作频率范围，最大载荷：振动台试验工具的最大质量； 偏载力矩振动台能承受的最大转矩。 最大振幅：无负载最大加速度振幅值负载的最大加速度振幅最大速度振幅最大位移幅度。 (4.14 )、27、4振动激励设备和激励技术，c .电动振动台的基本参数和技术指标，加速度波形失真度，频率指示误差，频率稳定度，台面加速度振幅均匀度：28、4振动激励设备和激励技术，c .电动振动台的基本参数和技术指标，加速度振幅指示误差，恒振精度差：满载振动台的无负荷， 在规定的频率范围内以规定的扫描速率进行定位偏移-恒定加速度振幅自动往复扫描期间，电平记录器测量记录的恒定振动频率特性曲线的最大不平坦度(dB )。 地面泄漏，辐射噪声最大水平，地面温度：振动台无负荷，机电共振频率，无负荷的最大加速度振幅为定频振动，以规定的连续动作时间连续运转，地面温度的最大值。 29，4振动激励设备和激励技术，c .电动振动台的基本参数和技术指标，背景噪声加速度：接通振动台电源，励磁，冷却装置和功率放大器处于工作状态，控制装置的输出信号为零时，台面上产生的噪声加速度的有限值。 (3)功率放大器、功率放大器是电动台的推进电源，放大来自信号源的小功率信号，向驱动线圈供给充分的无失真功率驱动电源。 (4)振动控制器、功能：产生频率和波形满足要求的激励信号，实现可根据试验规范要求调节振动量水平的可控振动试验。 30、4振动激励设备和激励技术，(2)对于机架上产生的加速度、速度、位移，能够精确确定振动，满足试验规范要求的振动振幅值的允许范围。 (3)在较宽的频率范围内进行定位移动、设定速度、设定加速度交叉控制。 (4)可设定往复次数，试验结束后自动停止。 (5)有输出接口，容易与振动分析仪、记录仪连接。 (a )正弦振动控制器；(1)向振动台功率放大器(或伺服放大器)供给正弦扫描信号电压，可调节频率的上限、频率的下限、扫描频率的速度，在所有频率范围内以不同的速度进行线性或指数扫描频率。 有31、4振动激励设备和激励技术、(b )随机振动控制系统、(5)输出接口，便于与振动分析仪、记录仪连接。32， 4振动激励设备和激励技术，4.4.2无台面，(1)分类，(2)激励器的安装和使用，a电动式激励器的安装方式，*固定安装方式，*悬挂式安装方式，*弹性支撑方式，b激励器插座和试验片的连接方式，*拉伸式：用螺母直接紧固，结构刚性小的柔性结构，33， 适用于4振动激励设备和激励技术的(1)分类和特征，34，4振动激励设备和激励技术，(1)分类和特征，35，4振动激励设备和激励技术，(2)激励器的原理和结构，机械惯性激励器，36，4振动激励设备和激励技术，(2)激励器的原理和结构，电动式激励器，37， 4振动激励设备和激励技术，(2)激励器原理和结构，电磁式激励器，38 4振动激励设备和激励技术，(2)激励器的原理和结构，涡流式激励器，39，4振动激励设备和激励技术，(2)激励器的原理和结构，压电式激励器，40，4振动激励设备和激励技术，(2)激励器的原理和结构，磁致伸缩式激励器， 盘调制式气体激励器，41，4振动激励器和激励技术，(2)激励器的原理和结构电液激励器的原理，圆筒调制式气体激励器，42，4振动激励设备和激励技术，4.4.3激励器的安装和使用，(1)激励器的安装方式，43，4振动激励设备和激励技术，4.4.3激励器的安装和使用，(1) 振荡器的安装方式，44，4振动激振设备和激振技术，4.4.3振荡器的安装和使用，(1)振荡器的安装方式，4振动激振设备和激振技术，4.4.3激振器的安装和使用，(1)激振器的安装方式，46，4振动激振设备和激振技术，4.4.3激振器的安装和使用，*预压式：顶针试验该方法简单易行，但对试样振动有影响。