[发明专利]大型结构件模态测试用激励装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种用于结构件动态性能测试的装置，具体地说是一种构件模态测试装置。

背景技术

模态测试是获得结构件动态性能的重要手段，并且还能预估和诊断结构件可能存在的故障，从而达到优化的效果，所以模态测试在工程领域中的应用非常普遍。

模态测试中的激励方法有很多，可以采用力锤、激振器、自然环境激励、以及工作荷载激励等方式。经过文献检索发现，有很多文章对其进行了研究，这些文章均包括以上提到的各种方法测量大型结构件的模态。《电网与清洁能源》在2012年11月刊登的《大型风力机叶片模态测试与分析》是采用的力锤作为激励源的，但是力锤法对敲击力的要求较高，当试件很大时，如果敲击力太小就会降低信噪比，需要的锤击力必须很大，否则很难敲出试件的整体振动，但是锤击力过大时容易造成力传感器的损坏。《西安建筑科技大学学报》在2007年6月刊登的《大型汽轮机组混合框架式基础结构模型试验模态分析》是采用激振器作为激振源的，但是激振器作为激励设备时，存在安装困难、移动不便的缺点，并且激振器还需要配备功率放大器和信号源等设备，操作起来较复杂。同时激振器的顶杆始终与结构接触，可能会带来顶杆与结构耦合和旋转刚度等方面的影响，结构的模态可能本质上会受激振器附属装置质量和刚度的影响，激振器附属装置的影响是非常显著。《振动与冲击》在2008年第11期刊登的《环境激励下桥梁结构模态参数识别方法的研究》采用的是自然环境激励法，激励源是自然力，虽然其测试不需要特定的试验条件，如自由支撑，但是由于激励力是自然力，所以受到自然环境的限制，不能人为的控制激励力的大小，并且信噪比比较低，并不是所有的大型结构都适合这种方法。《测试技术学报》在2004年6月刊登的《大型机器结构工作状态下的模态参数提取》，此文献采用的是工作荷载激励，是从工作运行状态下得到的结构振动测量数据中提取结构模态参数的方法，适合在无法施加人工激励或者激励信号无法测量的场合，但是通过该激励方式提取得到的模态参数比采用传统激励技术得到的模态参数效果差，这种方法容易引起能量泄漏，不能得到精确的频响函数。

激励力锤是产生结构件激振力的重要装置。激励力锤的的主要构成包括力传感器、锤身、配重以及防护体，传统激励力锤的力传感器安装在锤身之前，配重安装在锤身之后，在力传感器之前需要设置防护体。防护体通常是锤头或橡胶垫。传统激励力锤在激振力过大时极易造成力传感器的损坏，不适用于大型结构件的模态测试。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够避免敲击大型结构件激振力过大而损坏力传感器的大型结构件模态测试用激励装置。

本发明的目的是这样实现的：

包括力传感器、锤身和配重，所述力传感器安装在锤身之后，配重安装在力传感器之后。

本发明还可以包括：

1、锤身上带有手柄，锤身前安装有锤头。

2、锤身安装于吊车的缆绳上。

本发明是针对常用模态测试方法如力锤法、激振器法等测试大型结构件模态的不足，提出了一种测量大型结构件的模态测试激励装置，这种装置对力传感器起到了一定的保护作用，又能够避免敲击大型结构件激振力过大而损坏力传感器。

附图说明

图1是常规力锤的结构示意图。

图2是本发明的第一种实施方式的结构示意图。

图3是本发明的第二种实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细的描述。

结合图2，本发明的第一种实施方式的结构组成包括力传感器2、锤身3和配重1，力传感器安装在锤身之后，配重安装在力传感器之后。锤身上带有手柄，锤身前安装有锤头4。

本实施方式是根据传统的激励力锤而提出的一种反向装配力锤，此力锤主要由锤头、力传感器、锤身、配重四部分组成，可以根据大型结构件模态测试频率的要求选择不同材质的锤头，传统激励力锤的安装顺序依次为锤头、力传感器、锤身、配重，而反向装配力锤的安装顺序依次为锤头、锤身、力传感器、配重。该实施方式具有操作简单、快速的优点，当测量大型结构件模态时，需要很大的激振力，如果选用常规力锤，则力传感器受到由锤头传过来的力信号会非常的大，很容易把力传感器损坏，但是如果采用反向装配力锤，此时力传感器受到的是由配重产生的惯性力，这个惯性力和锤头受到的力成正比，不会影响测试结果，但是明显比锤头传过来的力小很多，从而对力传感器起到了保护作用。可以通过观察测试得到的信号，根据需要调节配重的大小从而达到调节输入信号大小的目的。