[发明专利]一种用于轻质杆件双向耦合振动的非接触测量方法

说明书

本发明公开了一种可同步测量轻质杆件弯曲振动和轴向振动的非接触双向耦合振动激光测量方法，属于机械振动测量技术领域；该方法能够有效采集振动实验中杆件的弯曲振动和轴向振动对应的位移数据。本发明通过间接测量轻型方形附件装置在轻质杆件弯曲振动和轴向振动两个方向的位移的变化量达到测量轻质杆件弯曲振动和轴向振动的耦合位移目的，轻质方形附件的材料采用硬质泡沫塑料或者巴沙木等轻质材料，轻质方形附件对被测杆件惯性的影响可以忽略不计，数据采集设备布置方便，位移计算简单。

技术领域

本发明公开了一种可同步测量轻质杆件弯曲振动和轴向振动的非接触双向耦合振动激光测量方法，涉及机械振动测量技术领域，尤其涉及一种轻质杆件弯曲振动和轴向振动两类振动耦合的双向位移激光测量方法。

背景技术

杆件是工程中应用最为广泛的结构之一，也是振动领域常见的测量对象。由于轻质复合材料迅速发展及大规模应用，轻质杆件也因其优异的力学性能被广泛应用在汽车、船舶及航空航天等不同领域。对轻质杆件进行振动测量既可为理论分析提供实验验证，也是保证各类轻质杆件安全可靠工作的前提。非接触式振动测量技术可在轻质材料振动测量过程中提供精确的数据采集结果，然而轻质杆件缺少较大的反射平面，且振动是以弯曲振动和轴向振动两种振动耦合的形式出现，无法使用激光直接对其进行耦合振动测量。因此，为使实验得以有效实施，必须设计合理的测量方法，这对轻质杆件弯曲振动和轴向振动的耦合位移数据采集具有重要意义。

为适应航天任务需要，高性能的轻质复合材料杆件已成为航天器中起到支撑作用的主要部件之一，被广泛应用于卫星太阳能板、可展天线环形桁架及外接天线等结构中。为保证在轨航天器能够安全运行，必须在设计制造时进行详细的实验研究，这要求测试人员需要完整地采集轻质杆件轴向振动和弯曲振动的数据。因此，以航天器中的轻质杆件为研究对象，设计合理可行的振动测量方法是十分必要的。本设计给出了一种可以加装在杆件上的方形轻质附件装置，可利用两台激光传感器从不同角度同步测量轻质附件的双向耦合位移变化，解决了在圆柱形杆件上选取轴向振动及弯曲振动测量点的难题，也为研究轻质复合材料杆件的稳态响应和动力学分析提供了便利。

发明内容

为了解决同步测量轻质杆件轴向振动和弯曲振动双向耦合振动问题，本发明提供了一种可同步测量轻质杆件弯曲振动和轴向振动的非接触双向耦合振动激光测量方法，该方法可有效采集振动实验中杆件的弯曲振动和轴向振动对应的位移数据。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种用于轻质杆件双向耦合振动的非接触测量方法，通过将杆件轴向振动和弯曲振动对应的耦合位移转化为两组垂直被测平面的位置变化来进行数据采集，避免实验装置因布置数据采集器而带来的不便。用于本方案测量的轻质方形附件装置(1)的构成如图1.1所示。

图1.2和图1.3分别为轻质方形附件装置侧视面(2)和轻质方形附件装置俯视面(3)的示意图。轻质方形附件装置(1)分为轻质方形附件装置上部(4)和轻质方形附件装置下部(5)两部分。轻质方形附件装置正面(6)为轴向振动测量反射面，轻质方形附件装置结合面(7)为轻质方形附件装置上部(4)和轻质方形附件装置下部(5)之间的面，轻质方形附件装置上部(4)和轻质方形附件装置下部(5)之间通过树脂胶粘结形成轻质方形附件装置附件结合面(7)。杆件连接孔(8)为轻质方形附件装置结合面(7)中间的结构，杆件(9)通过杆件连接孔(8)与轻质方形附件装置(1)相配合，杆件连接孔(8)的尺寸以杆件的尺寸为基准。杆件(9)与轻质方形附件装置的装配见图2。

本方法的实施过程如下：

步骤1：根据轻质杆件(9)的外径，确定杆件连接孔(8)的直径，制作轻型方形附件装置(1)。将轻质方形附件装置上部(4)和轻质方形附件装置下部(5)通过树脂胶粘结形成轻质方形附件装置附件结合面(7)，固定在轻质杆件(9)上，形成轻型方形附件装置(1)和轻质杆件(9)的组合体。