[发明专利]树脂矿物复合材料结合部动刚度和阻尼测量方法

说明书

本发明提供一种树脂矿物复合材料结合部动刚度和阻尼的测量方法，涉及机械制造及动力学技术领域。该装置在支撑壳体中心放置预埋有金属贴片的上下试件，上下试件的下的接触面构成结合部；支撑壳体顶部中心开有内螺纹通孔，压紧螺栓与之配合压紧结合部试件。压紧螺栓中心开有通孔，激振杆一端安装有压电式力传感器，另一端与激振器相连并通过螺栓通孔将压电式力传感器压在上试件的上表面。在上下试件的预埋金属贴片正下方有电涡流位移传感器。本发明还提供了使用该装置测量结合部动刚度和阻尼的方法。本发明的测量测量方法，能够用于测量构成结合部试件自身具有高阻尼及其自身相对刚度较小的结合部，装置结构简单，测量方法有效可行。

技术领域

本发明涉及机械制造及动力学技术领域，尤其涉及一种树脂矿物复合材料结合部动刚度和阻尼测量方法。

背景技术

树脂矿物复合材料是一种由天然石材骨料、填料、合成树脂及其他组分构成的新型树脂基矿物复合材料，该材料具有高阻尼、热稳定性好、密度低(相对于铸铁，钢)、可常温铸造及成本低等优点。利用树脂矿物复合材料的高阻尼性和热稳定性制造机床的基础件可以显著提高机床的抗振性及抵抗热变形的能力进而显著提高机床的加工精度乃至提高机床的综合性能。

对于树脂矿物复合材料机床而言，树脂矿物复合材料结合部的动刚度及阻尼对树脂矿物复合材料机床整机性能有着重要影响，但现有测量结合部的方法均是针对金属材料结合部，金属材料自身阻尼小刚度大，测量该种结合部动刚度和阻尼时可以忽略构成结合部元件自身阻尼及刚度的影响。树脂矿物复合材料由多种成分构成，在成分组成方面其与金属有本质不同且树脂矿物复合材料的阻尼比约为铸铁的8～10倍，但其强度和刚度及密度比金属小许多，因此在材料性能方面其与金属也存在本质区别，因此测量树脂矿物复合材料结合部时不能忽略树脂矿物复合材料自身阻尼和刚度影响，即传统金属结合部动刚度及阻尼的测量方法不适用于树脂矿物复合材料结合部相关性能测量。研发适用于测量树脂矿物复合材料结合部动刚度及阻尼的方法进而指导设计制造树脂矿物复合材料机床具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种树脂矿物复合材料结合部动刚度和阻尼测量方法，实现对树脂矿物复合材料结合部的动刚度和阻尼进行测量计算。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种树脂矿物复合材料结合部动刚度和阻尼测量装置，包括激振信号发生系统、激振杆、预紧螺栓、支撑壳体、上试件、下试件、压电式力传感器、两个金属贴片和两个振动位移测量装置；

所述上试件和下试件均采用树脂矿物复合材料，且质量相同，同时，两个试件位于支撑壳体内底部中间位置，上下放置；支撑壳体顶部中心处开有内螺纹通孔；所述预紧螺栓与支撑壳体顶部中心的内螺纹通孔配合对上试件施加预紧力，预紧螺栓中心开有光滑通孔；所述激振杆一端与激振信号发生系统相连，另一端安装有压电式力传感器并穿过预紧螺栓上的通孔压在上试件上表面，对其施加激振载荷，压电式力传感器记录施加在上试件的激振力大小及其随时间变化情况；上试件和下试件的高度中心处对称预埋两个金属贴片，两个振动位移测量装置分别与两个金属贴片对应固定在支撑壳体内，用于测量两个金属贴片的振动位移并记录振动位移数据；所述激振信号发生系统包括PC机、功率放大器和激振器，PC机产生的单位正弦信号通过功率放大器放大后输入到激振器使其振动，进而构成激振信号发生系统。

预埋的所述两个金属贴片的质量均不大于树脂矿物复合材料试件质量的1％。

所述两个振动位移测量装置均采用非接触式电涡流位移传感器，电涡流位移传感器通过螺纹连接方式固定到支撑壳体内。

一种树脂矿物复合材料结合部动刚度和阻尼测量方法，包括以下步骤：

步骤1、组装测量装置；

将支撑壳体置于水平面放置平稳，将预先制备好的带有金属贴片的树脂矿物复合材料的上试件和下试件置于支撑壳体内底面的中心，利用力矩扳手旋转预紧螺栓对结合部施加的预紧压力；