[发明专利]一种随机振动试验测力方法

说明书

一种随机振动试验测力方法，步骤为：(1)安装试验件、工装组件、压电测力装置至振动台。(2)开展正弦扫描试验。(3)测力装置灵敏度标定。(4)随机振动试验的测力装置电压信号转化为振动力。(5)工装组件振动力的剔除，得到作用在试验件上的随机振动力均方根。本发明消除了原来方法没有考虑共振区加速度频率响应差异的影响，避免了作用在试验件上的振动力计算偏小的问题。本发明采用正弦扫描试验的方法对每次试验的测力装置系统灵敏度进行标定，克服了现有的测力装置系统灵敏度的计算复杂及误差积累的问题。

技术领域

本发明涉及一种随机振动试验测力方法，此方法可以有效修正附加质量的影响，得到正确的试验件安装界面力。

背景技术

工程上存在一种类型的振动，其振动规律不能用一个确定的函数来描述。该振动表现为具有不确定性、不能预估、不可能完全重复，这一类的振动称为随机振动。

使用压电测力装置可以测量试验件在随机振动试验中振动力的大小。大多数情况，试验件不能直接安装压电测力装置上，需要夹具进行连接，这些在试验件与压电块之间的结构质量，称为附加结构质量，一般包括压电附加板和夹具工装，总称为工装组件。因此，要得到随机振动中实际试验件产生的力需要在压电测力装置测出的力中去除附加结构质量即工装组件所产生的力。

传统的修正附加质量影响的方法是按工装组件与试验件的质量比的比例对所测得的力进行比例去除，但是随机振动中该方法忽略了试验件本身的共振特性，由于夹具工装非完全刚性，附加结构在共振区和非共振区对力的贡献不均匀，按质量比例的方法计算受力会使得作用在试验件上的振动力计算有较大偏差。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术中没有考虑不同加速度响应对随机振动力影响的不足，提供了一种随机振动试验测力方法。

本发明的技术方案是：一种随机振动试验测力方法，步骤如下：

(1)将试验件、工装组件以及压电测力装置安装在一起，并在工装组件和试验件上粘贴加速度传感器；

(2)启动振动台进行低量级正弦扫描试验；

(3)获取试验件在正弦振动时共振前的低频区域内加速度响应量级，以及压电测力装置在正弦振动时共振前的低频区域内电压信号量级；

(4)将步骤(3)中的加速度响应量级乘以试验件和工装组件的总质量，得到正弦振动力的量级；

(5)用步骤(3)中的电压信号量级除以步骤(4)中的正弦振动力的量级，得到压电测力装置灵敏度系数；

(6)开始进行随机振动测试实验，将采集到的压电测力装置的随机振动电压信号除以步骤(5)中得到的测力装置灵敏度系数，得到作用在试验件和工装组件上总的随机振动力的时域数据；

(7)将步骤(6)中得到的随机振动力的时域数据经过傅里叶变换后，得到试验件和工装组件的总的随机振动力的频域数据，即力功率谱密度；

(8)分别对测量得到的试验件、工装组件上的总的随机振动力的频域数据进行傅里叶变换，得到试验件的加速度功率谱密度和工装组件的加速度功率谱密度；

(9)剔除工装组件随机振动力，得到作用在试验件上的随机振动力均方根。

所述压电测力装置包括负载盘(1)、四个沿水平方向安装的压电传感器(2.1)、四个沿竖直方向安装的压电传感器(2.2)、底座(3)、四个侧向定位板、八个螺栓以及数据采集和处理系统。

将试验件、工装组件以及压电测力装置安装的具体过程为：把压电测力装置安装到振动台上，试验件通过夹具工装安装在压电附加板上，而压电附加板连接压电测力装置。

所述低量级正弦扫描试验的频率采用20～2000HZ。