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嘉峪檢測網 2017-12-14 10:10
靜剛度、動剛度檢測咨詢
剛度是指結構或材料抵抗變形的能力。由于結構或材料所受荷載的不同,可能受到靜載荷或動載荷,因此,剛度又分為靜剛度和動剛度。當結構或材料受到靜載荷時,抵抗靜載荷下的變形能力稱為靜剛度;當受到動載荷時,抵抗動載荷下的變形能力稱為動剛度。故,結構或材料既有靜剛度又有動剛度。
1.什么是靜剛度?
在講述動剛度之前,有必要先了解靜剛度。靜剛度用單值即可表示,不隨頻率變化。由于靜載荷引起的變形又分為彎曲或扭轉等,因此,剛度又分為抗彎剛度和抗扭剛度,材料的剛度計算可參考材料力學教科書。
在這以彈簧為例說明靜剛度,當彈簧受到靜力F時,其靜態伸長量為X,此時F=kX,k為彈簧的靜剛度。單位為N/mm,表示每增加1mm需要的拉力大小。
彈簧靜剛度常數跟材料的楊氏模量、線徑、中徑和有效圈數有關。當拉力越來越大時,彈簧的伸長量也增大,如下圖所示,但二者滿足線性關系。紅色曲線表示的斜率即為彈簧靜剛度。
注:以下所說到的剛度,如沒有特殊說明,都是指的動剛度。
2. 單自由度動剛度
頻響函數可以用位移/力表示,當用力/位移時,表示的是動剛度。對于單自由度系統,如下圖所示,我們再回顧一下用位移表征的FRF表達式
從上式可以看出動剛度:
同理,單自由度系統的動剛度曲線也有類似性質
3. 多自由度動剛度
多自由度系統的驅動點FRF存在多個共振峰和反共振峰,在共振峰處,對結構施加很小的激勵能量,結構就會產生非常大的振動(變形),因而在共振峰處,結構很容易被激勵起來,結構的變形大,抵抗變形的能力弱,也就是動剛度小。
在反共振峰所對應的頻率處進行激勵,即使激勵能量再大,結構也沒有響應或者響應很微弱,也就是說在反共振峰所對應的頻率處,結構很難被激勵起來,結構的變形小,抵抗變形的能力強,因此,動剛度大。
從上圖可以看出,頻響函數共振峰對應的是動剛度曲線的極小值,也就是說頻響函數幅值大的頻率處,動剛度小。在反共振峰處,動剛度大,二者剛好相反。
4. 原點動剛度
5.懸置動剛度
在作懸置隔振器設計時,要求在低頻時,剛度要大;在高頻時,剛度越低越好。這是為什么呢?
首先,懸置隔振器要承受動力總成的重量和來自發動機扭矩的作用力,它必須有足夠的剛度。路面的沖擊和發動機啟動時的搖擺會作用到隔振器上,這些激勵頻率比較低。如果隔振器剛度低,動力總成會產生較大的位移,可能會與其他結構相碰撞,并且影響到安置在動力總成上的其他部件。因此,在低頻段,要求隔振器的剛度大。
另一方面,通過單自由度隔振系統傳遞率曲線,如下圖,可以看出,在隔振區內,激勵頻率與系統固有頻率的比值越小,隔振效果越好,即隔振器剛度越低越好。于是一個理想隔振器的剛度應該在低頻時剛度高,而高頻時剛度低。
除了懸置支架之外,在車輛系統中還有其他應用,如排氣系統,其支架剛度的設計必須具有足夠的剛度。
動剛度測量實質與FRF測量相似,還是用加速度測量響應,通過力錘或激振器進行激勵。因此,可通過錘擊法或激振器進行測量,測量設置如FRF測量相同,只需勾選動剛度即可,如下圖所示。
錘擊法測試設置
激振器法測試設置
來源:AnyTesting