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振動試驗加振夾具的評價方法

嘉峪檢測網        2023-05-24 12:44

理想加振夾具
 
試驗體要做振動試驗進行評價,就必須將其緊緊地固定在振動試驗臺的振動臺面上。因此,需要準備各種各樣的夾具來固定試驗體,一般有垂直擴展臺面、水平滑臺、立方體夾具、L型夾具等,如下各圖所示。
 
 

 
 
以上是常見的振動試驗用夾具,若試驗體不能直接安裝其上,則需要另行設計夾具用來安裝試驗體。夾具的設計看起來很簡單,但其實不然。尤其是在避免共振頻率上面,需要充分地探討和設計經驗。
 
沒有完全理想的振動試驗夾具,只有合適的夾具。下面就夾具的評價方法進行簡單說明,在這之前先了解一下臺面均勻性和橫縱比的概念。因為,設計好的夾具都是通過測量這兩個性能,使用人員和設計人員不斷爭吵,不斷改進,不斷磨合,從而得到特性適合振動試驗的夾具。
 
臺面均勻性和橫縱比
 
振動試驗進行時,必須注意臺面均勻性和橫縱比這兩個方面。
 
臺面均勻性是指振動臺面上各點處的振動量級大小是否一致。例如,使用垂直擴展臺的時候,默認為臺面上的各點振動量級是一樣的,但其實不然。一般夾具或試驗體都有一個共振頻率(固有頻率),由于這個共振頻率,會導致臺面各點的振動量級不一。通過觀察垂直擴展臺的共振狀態,如下圖所示,垂直擴展臺的邊緣由于共振影響會大幅搖晃,而中心處基本不晃動,各點振動量級是有差異的,即臺面均勻性差。
 

 
 
橫縱比即橫向振動,雖然是垂直方向振動,但和垂直方向垂直的面(水平方向)上也有一個振動分量,主要也是夾具的共振影響,如下圖。有的振動試驗,水平方向的振動量級反而比垂直方向的振動量級大,導致無法判斷正確的加振方向。當然,不僅和試驗體或夾具的特性有關,也和控制用加速度傳感器的安裝位置有關,需要注意。
 
 

 
加振夾具的評價方法
 
合適的振動夾具是指在振動頻率范圍內及加振方向下,所有點的振動達到振動量級均一(臺面均勻性高),橫縱比小的夾具。如何測量這兩個特性,可按照下圖安裝加速度傳感器,控制加速度10m/s2振動,正弦掃頻即可。通過監測傳感器(圖中個數偏少,可多加幾個監測加速度傳感器。)的響應加速度來對加振夾具進行評價。
 
 
以下是上圖的測定結果,
 

 

從臺面均勻性圖像中可以看出,該夾具和試驗體系統,垂直方向在200Hz處有共振,和控制加速度傳感器處相比,超過100Hz后,振動的均勻性就開始變差。同樣,從橫縱比圖像中可以看出,約在100Hz處橫縱比達到垂直方向加振量級的70%左右,約在300Hz處比垂直方向的加振量級大。通過以上分析,可以看出,該夾具只能滿足100Hz以下的振動,超過100Hz的振動試驗無法正確對應。
 
針對以上分析,需要對加振夾具進行再次修改,進行改良,提高其在共振頻率影響下的臺面均勻性和橫縱比,畢竟一般情況下,100Hz的共振頻率還是太低了。當然有時候怎么修改也無法改變這個共振頻率的影響,比如大尺寸大質量的垂直擴展臺,這個時候如果控制加速度通道能保證試驗進行下去,那也只能進行適當妥協。為了減少共振點的影響也可以采用多點平均控制的方式,提高臺面均勻性和橫縱比的特性,那是后話了。
 
 

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來源:振動試驗學習筆記

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