随机振动及试验技术-激振设备与激振技术.ppt

振动测试与分析技术，2009年8月，沈阳航空航天大学，艾燕婷，2020/6/8，1，1。时域和频域振动过程的描述。振动传感器测量系统3。频率分析和数字信号处理技术。振动激励设备和激励技术。结构模态试验分析。旋转机械振动试验技术，主要内容：2020/6/8，2，4振动激励设备和激励技术，2020/6/8和4.1综述，随机振动试验：替代现场试验的必要性，缩短产品开发周期，降低开发成本。实验室复制的可能性：新的测试方法和标准的制定，以及新设备的开发使实验室实验能够在一定程度上复制现场条件。(1)耐久性试验，也称为强度试验，用于评估结构或试件的随机抗振性，并研究其强度失效和疲劳寿命。3，4振动激励设备和激励技术，2020/6/8，4.1概述，(2)功能试验：随机振动环境下结构或试样的功能特性研究。主要是检查结构或试件在振动环境下是否有功能失效，各部分的连接、固定、安装变形、间隙等工艺要求是否有损坏。(3)响应测试：振动结构的动态响应特性测试是现代产品安全、可靠、经济和应用不可缺少的研究环节。4、4.4激振设备和激振技术，2020/6/8，4.2随机振动的等效条件，随机振动是不确定的，如何再现，需要等效条件。(1)幅度范围：均值、方差和均方差。(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，还模拟了互相关函数和互谱密度函数。随机振动是等价的：两个随机振动的所有统计特征都是相同的。然而，5，4振动激励设备和激励技术，2020/6/8，4.2随机振动的等效条件，以及单个随机振动模拟的等效条件讨论具有以下特点。(1)由(2)和(1)导出的平均值表明，振动的总能量及其随机振动的静态分量相等。(3)分别对应于峰值的频率。(4.1)、(4.2)、(4.3)、(2)标准偏差，6，4振动激励设备和技术，2020/6/8，4.2随机振动的等效条件，(4)，条件(3)和(4)表明包含最大振动能量的频率分量是相同的，并且这些频率下的振动能量也是相同的。条件(1)和(2)表明下列区域相等。当要求严格时，有(4.4)、4.5)、7、4振动激振设备和激振技术，2020/6/8、4.3.1正弦振动试验系统，4.3振动试验系统的分类，(1)定频试验，一个或多个频率的定频试验，以检查试件的抗振动能力和抗振动强度。(2)正弦扫描(扫频)试验，在规定的幅度内，正弦激励信号的频率随时间变化。8，4振动激励设备和激励技术，2020/6/8，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(扫频)测试，9，4振动激励设备和激励技术，2020/6/8，4.3.2正弦振动测试系统，由(4.8)可知，在频带中以对数扫描速率单向扫描产生的振动总数n表示为：常用的倍频程扫描取(4.10)来计算疲劳试验的次数。10，4振动激励设备和激励技术，2020/6/8，4.3.2正弦振动测试系统，*有谷和无谷划分：在测试过程中，面向试件的振动台的激励位移或加速度的幅度保持一定的预定值。事实上，激励可以是力或运动参数，但是幅度不是保持不变的。因此，测试可能发生在某些频段。为此，控制台的运动参数自动适应共振，以引起运动参数的大小，*慢扫描：环境测试，寻找共振点，低信噪比，快与慢的区别，*快扫描：良好的线性度，用于模态分析，高信噪比，11，4振动激励设备和激励技术，2020/6/8，4.3.3随机振动测试系统，(1)模拟随机振动测试系统，均衡化的概念，均衡化是将功率放大器在不同频段的输入信号放大和衰减到不同程度，使振动台的振动或某一点的振动换句话说，均衡就是在不同的频段重新分配振动能量，实现随机振动控制。12，4振动激励设备和激励技术、2020/6/8、4.3.3随机振动测试系统、B“峰谷”均衡器和“峰谷”均衡器由可变Q和柔性带滤波器组成。对于几对波峰和波谷，需要串联几个均衡器。13、4振动激励设备和激励技术、2020/6/8、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几个离散的滤波器频带，然后调整每个频带的增益以达到均衡的目的。(2)数字控制振动测试系统，A功率谱再现随机振动测试，1)功率谱再现随机振动测试，*宽带随机测试，14，4振动激励设备和激励技术，2020/6/8，4.3.3随机振动测试系统，图4.1窄带随机振动，15，4振动激励设备和激励技术，2020/6/8，4.3.3随机振动测试系统，*窄带随机测试，图4.2窄带随机振动，*扫频随机振动测试图4.3窄带随机测试频谱类型，16，4振动激励设备和激励技术，2020/6/8，4.3.3随机振动测试系统，*宽带随机正弦频率测定，4.4随机振动自功率谱方法示意图，*宽带随机正弦扫描实验，17，4振动激励设备和激励技术，2020/6/8，4.3.3随机振动测试系统，2)波形再现控制系统：无相位损失，但低频范围再现。4.5、波形再现原理示意图、18、4振动激励设备和激励技术、2020/6/8、4.4激励设备的选择和安装、4.4.1振动试验台、(1)振动试验台的类型和特点、19、4振动激励设备和激励技术、2020/6/8、20、4振动激励设备和激励技术、2020/6/8、21、4振动激励设备和激励技术、2020/6/8、(2)电动振动台基本工作原理是基于载流导体在磁场中受到电磁力的安培定律。如图所示，电动振动台的推力为：其中b为环形气隙中的磁感应强度(WB/m2)，l为移动线圈绕组的有效长度(m)和移动线圈中的电流(a)。4.6电动振动台工作原理示意图，22，4振动激振设备及激振技术，2020/6/8，(2)电动振动台，主要由移动系统(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组成，如图所示。导向机构的作用是限制振动台的横向运动，弹性支撑系统用来产生回复力和支撑力，冷却系统用强制冷却来降低温升。图4.7电动振动台结构图，23，4激振设备和激振技术，2020/6/8，b .电动振动台动态参数。电动振动台的推力是指振动台负载下的总推力输出，包括无用推力和有用推力。电动振动台的动态参数：推力、激励频率、固有频率、弹性元件刚度、参数振动质量等。无用推力F0是由振动台体的可移动部分消耗的推力，即(是振动台体的可移动部分的质量)；它是振动台的空载最大加速度幅值。当振动的负载质量ta(4.11)，24，4激振设备和激振技术，2020/6/8，b .电动振动台的动态参数，振动台额定宽频推力的计算，图4.8推力-载荷-加速度曲线，(4.12)，25，4激振设备和激振技术，2020/6/8，b .电动振动台动态参数的确定：在频率和标准电流条件下，测量空载台加速度和带载台加速度，等效质量为：规定的试验载荷是随机振动的均方加速度。在公式中，修正项包括运动部件的激励频率和悬挂固有频率。(4.13)，26，4振动激励设备和激励技术，2020/6/8，c .电动振动台基本参数和技术指标，最大推力：振动台允许工作频率范围：最大载荷：振动台试验夹具最大质量；偏载力矩；振动台能承受的最大扭矩。最大振幅：空载最大加速度振幅；负载的最大加速度幅度；最大速度振幅；最大位移幅度。(4.14)，27，4激振设备和激振技术，2020/6/8，C .电动振动台基本参数和技术指标，加速度波形畸变，频率指示误差，频率稳定性，台面加速度幅值均匀性，28，4激振设备和激振技术，2020/6/8，C .电动振动台基本参数和技术指标，加速度幅值指示误差，固定振动精度差：振动台空载满载。 并且在指定频率范围内以指定扫描速率自动往复扫描固定加速度振幅和定位偏移期间，测量由水平记录器记录的固定振动频率特性曲线的最大不均匀性(以dB为单位)。台面漏磁、辐射噪声的最大声级、台面温度：空载振动台、机电共振频率下空载最大加速度幅值、恒频振动、按规定连续工作时间连续工作、最高台面温度。29，4振动激励设备和激励技术，2020/6/8，c .电动振动台基本参数和技术指标，背景噪声加速度：振动台电源接通时，激励、冷却装置和功率放大器均处于工作状态，控制装置输出信号为零时，台面产生的噪声加速度限值。(3)功率放大器，功率放大器是电动工作台的驱动功率，它放大来自信号源的低功率信号，并向驱动线圈提供足够的无失真功率驱动功率。(4)振动控制仪，功能：产生频率和波形满足要求的激励信号，并根据测试规范的要求调整振动水平，实现可控振动测试。30，4振动激励设备和激励技术，2020/6/8，(2)平台产生的加速度、速度和位移能够准确地确定振动，使其符合试验规范要求的固定振幅的公差范围。(3)在更宽的频率范围内控制定位运动、恒速和恒加速的交叉。(4)可设定往复次数，完成测试后自动停机。(5)有一个输出接口，便于连接振动分析仪和记录仪。(a)正弦振动控制器，(1)为振动台功率放大器(或伺服放大器)提供正弦扫描信号电压。可以调整频率上限、频率下限和扫描速率，以便在整个频率范围内以不同速率执行线性或指数扫描。31，4振动激励设备和激励技术，2020/6/8，(B)随机振动控制系统，(5)便于与振动分析仪和记录仪连接的输出接口。，32，4振动激励设备和激励技术，2020/6/8，4.4.2励磁机-无表，(1)分类，(2)励磁机的安装和使用，电动励磁机的安装模式，*固定安装模式，*悬挂安装模式，*弹性支撑模式，B励磁机顶杆和试件的连接模式，*拉压式：直接用螺钉和螺母连接，适用于结构刚度较小的柔性结构，33，4振动激励设备和技术，2020/6/8，(1)分类和特性， 34，4振动激励设备和技术，2020/6/8，(1)分类和特点，35，4振动激励设备和技术，2020/6/8，(2)激振器原理和结构，机械惯性激振器，36，4振动激励设备和技术，2020/6/8，(2)激振器原理和结构，电激振器，37，4振动激励设备和激励技术，2020/6/8，(2)激振器原理和结构，电磁激振器，38，4振动激励2020/6/8，(2)励磁机的原理和结构，压电励磁机，40，4振动激励设备和技术，2020/6/8，(2)励磁机的原理和结构，磁致伸缩励磁机，圆盘调制气体励磁机，41，4振动激励设备和技术，2020/6/8，(2)励磁机的原理和结构，电液励磁机的原理，圆筒调制气体励磁机，42，4振动激励设备和技术，2020/6/8，4.4.3振动激励器的安装和使用，(1 (1)激振器的安装方法，44，4激振器和激振器技术，2020/6/8，4.4.3激振器的安装和使用，(1)激振器的安装方法，45，4激振器和激振器技术，2020/6/8，4.4.3激振器的安装和使用，(1)激振器的安装方法，46，4激振设备和激振技术，2020/6/8，4.4.3激振器的安装和使用，*预压类型：1 该方法简单易行，但对试样的振动有影响。无分离的最小预压力：4.