[发明专利]一种基于三角形下凹的基础激励振动条件的振动试验方法

说明书

本发明公开了一种基于三角下凹基础激励振动条件的振动试验方法，利用单自由度系统传递函数可快速求得响应限制对应的频点β1、β2，利用频点β1、β2及β0构造出二次曲线，进而构造出基础激励的三角形下凹方案，在本发明的三角形下凹方法下，产品响应在响应限制附近有微小浮动，既可保证产品响应不会太大以致造成产品破坏，又可保证产品响应不会太小以致造成“欠试验”的情况。

技术领域

本发明属于结构动力学及振动试验技术领域，具体涉及一种基于三角形下凹基础激励振动条件的振动试验方法。

背景技术

工业产品及航天产品(尤其是军品)在产品设计及验证时通常都需要做振动试验，用于考核产品是否能够承受生命周期内的振动载荷。典型的产品做振动试验时的状态如附图1所示：M0为振动台，m为产品；X0为M0的位移，即基础激励振动条件；X为m的位移，即产品的响应。

在正弦振动试验或随机振动试验中，在产品共振区附近，极易出现产品的响应X大于响应限制Xlim的情况。当产品的响应大于响应限制时，产品会出现破坏。如附图2所示，在频段β1～β2内(β为归一化频率，β＝ω0/ω,其中ω0为激励X0的圆频率，ω为产品的圆频率)，产品的响应超出响应限制Xlim (响应限制Xlim是产品的固有属性，产品响应超过此数值时，产品易发生破坏)。为防止产品发生破坏，需要修改基础激励振动条件X0，即对基础激励振动条件进行下凹。

传统的下凹方法是在频段β1～β2内，将基础激励振动条件X0乘以系数(Xmax为产品响应的最大值，对应的频点β≈1)，则新的基础激励X0NEW 如下:

上述下凹方法为矩形下凹。下凹之后的产品响应如附图3所示。由附图3 可知，在β＝β1、β≈1、β＝β2处，产品最大响应等于响应限制Xlim。但是在频段β1～1和频段1～β2内，产品响应较小，远低于响应限制X_lim，这必然导致在频段β1～1和频段1～β2内，产品性能没有被充分考核，振动试验存在“欠试验”的风险。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于三角形下凹基础激励振动条件的振动试验方法，可以保证产品在振动试验中的最大响应不大于响应限制X_lim，又能够保证在下凹频段内不会出现因条件下凹太大而出现产品响应太小以致“欠试验”的情况。

一种振动试验方法，包括如下步骤：

步骤1、建立正弦振动系统传递函数：

其中，X₀为振动台M₀的位移，X为试验产品m的位移；j为复数单位，β为归一化频率；ζ为试验产品的阻尼比；

步骤2、设正弦振动试验中位移X的最大值为X_max，响应限制为X_lim；

步骤3、定义下凹参数定义位移X的无量纲归一化响应则取最大值时对应的频点设为β₀；

步骤4、定义无量纲归一化基础激励其中X_0NEW为待求的下凹之后的基础振动激励；

步骤5、基于公式(1)，求得当时，对应的频率β的两个点β1、β2的值；

步骤6、在基础激励条件坐标系中，过(β1，1)和(β0，a)两点并以点(β0，a)作为极值点，构造一条二次曲线；

步骤7、令β3＝β1+λ_sin×(β0-β1)，求出步骤6构造的二次曲线在β3处的值 x3；

步骤8、将点(β1，1)和(β3，x3)连接成线段，将点(β3，x3)和(β0， a)连接成线段，此两段线段即为下凹之后的在频段β1～β0内的归一化基础激励