[发明专利]一种装配结合面法向接触阻尼高精度检测装置及方法

权利要求书

1.一种装配结合面法向接触阻尼高精度检测装置，其特征在于，包括上支撑板(1)和下支撑板(3)，上支撑板(1)和下支撑板(3)通过立柱(2)相连；上试件(7)和下试件(6)设置于上支撑板(1)和下支撑板(3)之间；下支撑板(3)上安装有千斤顶(4)，通过千斤顶(4)对下试件(6)施加预紧力；上支撑板(1)上开设有通孔，激振器(13)的下端连接激振杆(12)，激振器(13)通过激振杆(12)对上试件(7)施加激振力；通过第一压力传感器(5)实时检测预紧力，通过第二压力传感器(8)检测激振力，下试件(6)上设置有用于测量下试件振动位移的第一位移传感器(9)，上试件(7)上设置有用于测量上试件振动位移的第二位移传感器(10)和用于检测上试件(7)振动加速度的加速度传感器(11)。

2.根据权利要求1所述的装配结合面法向接触阻尼高精度检测装置，其特征在于，下支撑板(3)上开设有用于安装千斤顶(4)的T形槽。

3.根据权利要求1所述的装配结合面法向接触阻尼高精度检测装置，其特征在于，上支撑板(1)和下支撑板(3)之间通过四根立柱相连。

4.根据权利要求1所述的装配结合面法向接触阻尼高精度检测装置，其特征在于，第一压力传感器(5)安装在千斤顶(4)的端部；第二压力传感器(8)安装在激振杆(12)的末端，并粘接在上试件(7)的上表面；加速度传感器(11)用石蜡粘贴在上试件(7)的表面；通过表座将电涡流位移传感器固定在上下试件。

5.根据权利要求1或4所述的装配结合面法向接触阻尼高精度检测装置，其特征在于，第一压力传感器(5)、第一位移传感器(9)和第二位移传感器(10)通过数据采集卡将采集到的数据发送给工控机，工控机与数据采集卡相交互，工控机通过数据采集卡将控制信号发送给功率放大器，通过功率放大器驱动激振器对上试件施加激振力。

6.一种采用权利要求1所述检测装置的装配结合面法向接触阻尼高精度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)安装被检测试件；

从下向上依次安装千斤顶(4)、第一压力传感器(5)、下试件(6)和上试件(7)，调整千斤顶(4)使上下试件结合面处于初始接触状态，并采用水平仪测量和调整上下试件的水平；

2)安装及校正传感器；

将激振器(13)竖直悬挂于台架上，激振杆(12)与第二压力传感器(8)连接，第二压力传感器(8)粘在上试件(7)上表面，调节激振杆(12)的长度；加速度传感器(11)用石蜡粘贴在上试件(7)的表面，通过表座将电涡流位移传感器固定在上下试件，并进行校准；

3)激振力施加和数据采集：

采用LMS Test.Lab测试系统对数据进行分发和采集；设置数据采集器，使其触发一个单位幅值的正弦激振信号，经过功率放大器调整激振力的振幅大小F_n，使激振器(13)产生激振力f_n，通过激振杆(12)将力施加在上试件(7)的上表面，并且用激振杆(12)自带的压力传感器测量作用于上试件(7)上的激振力；通过加速度传感器(11)测量上试件(7)的法向加速度用第一位移传感器(9)和第二位移传感器(10)测量上下试件的法向动态位移x₁、x₂；各传感器的测试信号通过LMS数据采集器输回计算机；

4)接触阻尼计算：

4.1)采集信号：

将LMS软件与数据采集器通过网线连接，然后依次连接功率放大器和激振器(13)，并将两个压力传感器、加速度传感器(11)及两个位移传感器均与数据采集器的端口相连；调整千斤顶(4)对上下试件施加法向面压力；采用LMSTest.Lab谱分析模块，设置测试通道，定义传感器的灵敏度和测量类型，选择源信号类型为正弦波，并设置源输出信号的幅值和频率，选择自由触发模式；重置功率放大器，控制激振力的大小；开始测试，并记录法向预紧力下各个传感器的采集数据；

4.2)计算接触阻尼：

通过计算得到单位面积上结合面法向接触阻尼；其中，S为结合面接触面积，F_n为结合面动态激振力f_n的幅值，X_n为结合面相对振动位移x_n的幅值，x_n＝x₁-x₂，为f与x_n之间的相位角，ω为振动角频率；通过求得结合面动态激振力，其中m₁为上试件(7)的质量；为上试件(7)的加速度，用加速度传感器(11)测出，f为简谐激振力，由压力传感器测出。