[发明专利]平面声波激励的自由边界下飞机壁板振动装置及使用方法

说明书

本发明属于振动测试技术领域，具体涉及一种基于平面声波激励的自由边界下飞机壁板振动装置及使用方法，该装置包括辅助定位装置、全方位测量装置、自动调整悬挂装置、可移动声波激励装置和辅助工具装置，辅助工具装置支撑另外四个装置，并提供实验装备的辅助功能，自动调整悬挂装置在振动试验开始之前悬挂飞机壁板并调整飞机壁板高度，可移动声波激励装置是振动实验装备的振动源，全方位测量装置测量收集飞机壁板振动时的数据，辅助定位装置保证每次振动过程后飞机壁板可以回到测量原点。本装置适用于测量各种飞机壁板的动特性，该装置可以直接通过平面声波激励得到飞机壁板振动的相关数据，然后通过计算机软件分析即可，简单高效，数据准确。

技术领域

本发明属于振动测试技术领域，具体涉及一种基于平面声波激励的自由边界下飞机壁板振动装置及使用方法。

背景技术

随着飞机性能的不断提高,飞机的强噪声环境对其结构的影响日趋严重,声振导致飞机结构的疲劳损伤,严重地威胁着飞机的安全。因此,研究声疲劳的产生机理和防止声疲劳破坏的有效控制方法是飞机设计的重要课题。影响飞机结构声疲劳损伤的因素较复杂,目前难于用纯理论计算方法,正确地预计结构的抗声疲劳寿命。

飞机壁板是航天飞机的主要结构部件之一，研究飞机壁板的动特性问题对于中国航天事业的作用十分重大的。目前研究的主要手段是将有限元分析和模态试验相结合,利用有限元法分析设计结构的动态特性,然后对该结构进行试验模态分析,从而检验有限元分析方法的可信度。利用经过验证的简化模型和计算方法,分析结构参数改变时对系统动特性的影响,进而实现结构的优化设计。但这种手段存在了一些弊病，例如设计并验证结构的可靠性会浪费大量的时间，降低实验效率；结构模型经过简化分析后会使实验数据出现偏差等等。而目前采用的实验模态测试手段，多依靠激振器和模态力锤，这两种方式都是接触式激励方法。一方面，激振器会因为前端顶杆的力传感器带来附加质量的影响，另一方面，力锤也存在激振力道难以控制和“双击”现象，且容易造成局部受力过大和结构变形，进而影响测试精度。

由于平面声波在均匀的理想媒质中传播时，声压幅值和质点速度幅值都是不随距离改变的常数，也就是声波在传播过程中不会有任何衰减，因此平面声波激励是一种较为优异的非接触激振方法。如果可以利用高强度的平面声波对飞机壁板进行直接激励，这样既可以保证接触激励时不会带来附加质量和刚度的影响，同时也可以达到利用“声致振动”的目的，故研究此类装置及其测试方法具有重要的工程应用价值。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于平面声波激励的自由边界下飞机壁板振动装置及使用方法。

具体技术方案如下：

平面声波激励的自由边界下飞机壁板振动装置，包括辅助定位装置、全方位测量装置、自动调整悬挂装置、可移动声波激励装置和辅助工具装置，所述辅助工具装置支撑所述辅助定位装置、全方位测量装置、自动调整悬挂装置和可移动声波激励装置，并提供实验装备的辅助功能，所述自动调整悬挂装置在振动试验开始之前悬挂飞机壁板并调整飞机壁板高度，所述可移动声波激励装置是振动实验装备的振动源，所述全方位测量装置测量收集飞机壁板振动时的数据，所述辅助定位装置保证每次振动过程后飞机壁板可以回到测量原点。

所述辅助工具装置包括底部平台，支撑柱，顶部平台，消声室，左右侧拉门、操作面板、飞机壁板和工业高速照相机，所述支撑柱立于底部平台上，所述消声室立于底部平台之上，并且将振动实验装备的全部装置笼罩在内；所述顶部平台由支撑柱支撑，所述操作面板安装在拉门上；左右侧拉门安装在底部平台上，位于底部平台前端，所述左右侧拉门可以拉开和关紧；所述飞机壁板由绳索悬挂于振动实验装备中，在振动试验中为自由态，工业高速照相机安装在后侧支撑柱上。