[发明专利]一种微小部件工况下的模态测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及模态测试技术领域，更具体的说，特别涉及一种微小部件 工况下的模态测试方法。

背景技术

模态是弹性结构的固有振动特性，每一阶模态具有特定的模态振型与 固有频率。模态振型与固有频率可以由计算或试验分析所得，这样一个计 算或试验分析过程称为模态分析。计算的方法一般通过有限元仿真软件来 实现，试验的方法一般通过振动测试仪来实现。振动测试仪由采集卡、力 锤、加速度传感器等几部分组成，力锤在部件合适的激励位置进行敲击产 生激励，位于不同位置的加速度传感器采集部件响应的加速度数据，采集 卡拿到数据并处理后得到部件采集点处的频率和幅值信息，多个采集点数 据综合后得到部件的模态振型与固有频率。

实际工程中，对于结构复杂或约束链很多的部件，测试人员很难直接 判断其振型和大致的频率范围，因此测试前往往需要先进行有限元的仿真 分析。仿真分析得到模态振型与固有频率的信息后，供测试人员参考选择 合适的力锤、传感器、激励点、采集点，这样测试才方便得到正确的模态 振型与固有频率，否则极有可能会得不到相应的振型和频率。正因为测试 需要用到传感器，而传感器有一定的体积和质量，这样就要求被测部件不 能过小，否则传感器会影响测量结果。比如PCB点胶机的点胶头，飞针测 试机的测头弹簧，PCB机械钻孔机的钻头等，这些关键部件尺寸都比较小， 振动测试仪的传感器很难固定，就算可以固定也会对这些微小部件的模态 测量结果产生非常大的影响，所以振动测试仪对微小部件的测试方法有其 局限性。目前对微小部件的模态测试是一大难点。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的技术问题，提供一种微小部件 工况下的模态测试方法，能够完成微小部件的模态测试，并能方便快速获 得微小部件在工况下的模态振型与固有频率。

为了解决以上提出的问题，本发明采用的技术方案为：

一种微小部件工况下的模态测试方法，该模态测试方法具体步骤如下：

步骤S1：选择需要被测试的部件，获取所述被测部件的相关数据包括 三维模型、材料属性及各个部件之间的约束关系；

步骤S2：对选择的被测部件进行有限元模态分析，通过有限元仿真得 到其在工况下的模态振型与固有频率；

步骤S3：根据有限元仿真结果确定所关心的模态振型，并假定所关心 的模态振型是真实存在，由此确定被测部件的激励方向、激励位置和拍摄 硬件的拍摄方向；

步骤S4：根据有限元仿真得到的结果、被测部件的尺寸和拍摄工况确 定合适的拍摄硬件和拍摄参数；

步骤S5：按照预定的激励位置和激励方向对被测部件实施激励，并采 用选定的拍摄硬件和拍摄方向展开拍摄记录；

步骤S6：慢速播放拍摄记录得到被测部件的振动过程，并输出拍摄时 间，在获得被测部件振型的同时，记录下被测部件1秒钟内出现该振型的 次数，从而得到其频率；

步骤S7：将测试所得被测部件的振型与仿真得到的模态振型进行比对， 判断两者是否一致，如果两者是一致的，则执行下一步；如果两者不一致， 则返回步骤S1；

步骤S8：比较测试所得被测部件的频率与仿真得到的固有频率，判断 两者之间的误差是否在允许范围内，如果在允许的误差范围内，则执行下 一步；如果不在允许的误差范围内，则返回步骤S1；

步骤S9：采用测试所得被测部件的结果对仿真得到的结果进行修正， 从而最终得到被测部件的模态振型与固有频率。

所述拍摄硬件采用高速摄像仪。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明先通过有限元仿真了解微小零部件工况情况下的振型和频率， 针对所关心的振型，借助高速摄像仪的高速拍摄能力记录下受激励后的被 测部件的振动情况，后期从慢速播放的振动过程中分析被测部件的振型以 及记录1秒钟内被测部件出现该振型的次数，将测试结果与仿真进行比对， 从而以测试结果为主仿真为辅获得零部件的模态振型与固有频率，即采用 的模态测试方法简单、可靠及适用性广，能够针对微小部件完成模态测试， 并能方便快速获得微小部件在工况下的模态振型与固有频率。

附图说明

图1为本发明微小部件工况下的模态测试方法的流程图。

图2为本发明实施例中采用飞针测头的结构图。