[发明专利]一种纤维复合板非线性内共振表征测试方法及测试系统

说明书

本发明的一种纤维复合板非线性内共振表征测试方法及测试系统，方法包括：选取复合板的某两阶的内共振固有频率，基于整数倍协调法预先确定复合板形成内共振的尺寸参数及材料参数；加工制备复合板；测试复合板的某两阶的内共振固有频率；判断某两阶的内共振固有频率是否为整数倍关系，如果否，则微调复合板的夹持位置并重新测试复合板的某两阶内共振固有频率，使某两阶的内共振固有频率呈现整数倍关系；在不同的激励幅度条件下开展复合板的内共振表征测试并对其非线性内共振的振动特点进行分析，归纳非线性振动响应的变化规律。本发明的测试方法提出了整数倍协调法理论计算复合板的固有频率，并确定复合板的具体参数，测试精度和测试效率更高。

技术领域

本发明属于振动测试技术领域，具体涉及一种纤维复合板非线性内共振表征测试方法及测试系统。

背景技术

纤维增强复合材料比强度高、比模量高、热稳定性好，还有一定的阻尼减振能力，因此广泛应用于工程实际中，如太阳能帆板、航空发动机风扇叶片以及大型风力机叶片等,目前，工程实际中存在大量通过该类型材料制成的典型复合薄板结构件。然而，由于纤维增强复合材料不同于常规材料，其性能具有明显的各向异性，其宏观薄板结构件表现出一系列线性系统所没有的动力学现象，例如滞后与跳跃、亚谐共振与超谐共振、倍周期分岔与混沌运动、内共振、阻尼随外界激励频率和振幅的依赖性等非线性振动特点，特别是非线性内共振现象，这给传统的以线性等效为主的振动实验及分析技术带来很大的困难与挑战。

为了有效地对复合薄板结构件的非线性内共振现象进行抑制，甚至是对其非线性内共振进行利用，需要研究并形成一套科学合理的表征测试方法来有效获取纤维复合薄板非线性内共振现象，进而掌握其在不同激励幅度下的振动行为特点。

目前，人们在非线性内共振领域进行了一定的研究，并且设计了一些利用内共振现象的发明装置，但对其产生内共振的条件和机理阐述的并不够清晰明确。专利CN201410007932.9，专利CN201510008831.8，专利CN201210146634.9分别是利用非线性内共振现象的能量采集器装置和吸声结构发明，但他们并没有明确说明这些结构的尺寸参数及材料参数，这些参数会影响结构固有频率的比例，进而会决定内共振现象是否存在。专利CN201210345735.9是一种基于2:1内共振的柔性机械臂耗能减振装置，该装置利用惯性调节球的位置使机械臂结构达到1:2内共振，但该结构并没有考虑调节范围是否能使该结构的固有频率达到1:2，进而产生内共振现象来实现机械臂的耗能减振。专利CN201410330339.8提出了用于弹性边界浅拱发生内共振时动力响应的求解方法，但其只关注了内共振理论响应的求解，并未在实际测试中验证；专利CN 201110027107.1提出了深海平台系泊系统参激-内共振耦合振动分析程序及振动控制技术，但其只是根据平台内共振耦合运动幅值随时间的变化，判断平台是否发生参激-内共振，并未明确说明平台垂荡和纵摇模态成2∶1内共振关系的形成机理。

从当前可掌握的资料来看，人们在非线性内共振的利用和分析进行了一定的研究，但大多数发明并没有阐明内共振形成的必要条件，同时一些内共振的分析研究只关注振动响应的求解，并未形成一套科学合理的表征测试方法来有效获取非线性内共振现象。因此，有必要继续研究该问题，特别是在如何提高内共振测试精度和测试效率等方面投入更大的精力。

发明内容

本发明实施例提供一种纤维复合板非线性内共振表征测试方法及测试系统，提出了整数倍协调法理论计算复合板的固有频率，并确定复合板的具体参数，测试精度和测试效率更高。

本发明提供一种纤维复合板非线性内共振表征测试方法，包括以下步骤：

步骤1：选取纤维复合板的某两阶的内共振固有频率，基于整数倍协调法预先确定纤维复合板形成内共振的尺寸参数及材料参数；

步骤2：根据步骤1预先确定的尺寸参数和材料参数加工制备纤维复合板；

步骤3：搭建扫频测试系统并测试所述纤维复合板的某两阶的内共振固有频率；