[发明专利]一种负刚度特性测试装置及方法

说明书

本发明属于振动测试技术领域，具体涉及一种负刚度特性测试装置及方法，中心轴、固定轴、刻度轴排列在同一直线上，固定板和磁环套均具有三个通孔，固定板和磁环套通过通孔套装在中心轴、固定轴、刻度轴上，固定板设置在磁环套的上方，磁环套包括上磁环套和下磁环套，上磁环套设在下磁环套的上方，上磁环套和下磁环套的内部分别设有上磁环和下磁环，中心轴上套装有内磁环，内磁环设置在上磁环套和下磁环套之间，中心轴的顶端通过螺栓固定连接有测力计。本发明可以验证准零刚度负刚度机构的负刚度特性，还可以对比多组不同负刚度机构参数（如磁环间距、半径、厚度以及磁感应强度等）的负刚度特性，得到最优布置形式。本发明用于负刚度特性的测试。

技术领域

本发明属于振动测试技术领域，具体涉及一种负刚度特性测试装置及方法。

背景技术

工程领域振动的广泛存在决定了隔振器应用的必然性。在隔振系统中，被动隔振因其在结构、成本、环保方面的优势获得青睐。被动隔振系统根据隔振特性的不同又可分为线性隔振和非线性隔振。对于线性隔振而言，低频隔振和承载能力两者始终是一对矛盾体。然而准零刚度隔振器可以通过正负刚度串联的方式实现高静刚度和低动刚度，有效解决了这个问题，并广泛应用在精密仪器、车辆运输、航空航天、轨道交通、海洋船舶等各个领域。

负刚度机构是准零刚度隔振器的重要组成，是实现高静低动刚度的必要条件。多磁环负刚度机构是一类非接触负刚度机构，具有回复力大、无摩擦、结构紧凑等优点，但其非线性位移-力行为规律和负刚度特性无专门测试装置。

发明内容

针对上述技术问题，提供了一种结构简单、测试精度高、使用方便的负刚度特性测试装置及方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种负刚度特性测试装置，包括中心轴、固定轴、刻度轴、固定板、磁环套，所述中心轴、固定轴、刻度轴排列在同一直线上，所述固定板和磁环套均具有三个通孔，所述固定板和磁环套通过通孔套装在中心轴、固定轴、刻度轴上，所述固定板设置在磁环套的上方，所述磁环套包括上磁环套和下磁环套，所述上磁环套设置在下磁环套的上方，所述上磁环套和下磁环套的内部分别设有上磁环和下磁环，所述中心轴上套装有内磁环，所述内磁环设置在上磁环套和下磁环套之间，所述中心轴的顶端通过螺栓固定连接有测力计，所述测力计通过螺钉固定在测力计板上，所述测力计板上有圆柱通槽，所述测力计板套装在刻度轴上，所述刻度轴和固定板均通过固定座固定在底座上，所述固定板上固定有上直线轴承，所述底座上固定有下直线轴承，所述中心轴穿过上直线轴承和下直线轴承。

所述磁环套包括套盖和套体，所述套盖通过螺钉固定在套体上。

所述固定板、磁环套均通过手拧螺丝固定在固定轴和刻度轴上，所述测力计板通过手拧螺丝固定在刻度轴上。

所述上磁环、下磁环和内磁环均采用钕铁硼材料，所述测力计板、固定板、磁环套、底座均采用PLA 材质，所述固定座采用铝合金材质，所述中心轴、刻度轴和固定轴均采用弱磁性材料

一种负刚度特性测试方法，包括下列步骤：

S1、将测力计归零；

S2、寻找（0，0）位置；

S3、将测力计板沿刻度轴向上移动，测试正方向的力和位移数据；

S4、将测力计板沿刻度轴向下移动，测试负方向的力和位移数据；

S5、通过实验数据绘制得到力-位移曲线，数据整理计算后可绘制出刚度曲线，验证准零刚度负刚度机构的负刚度特性。

所述S1中将测力计归零的方法为：将测力计置于上下磁环外部，测力计与中心轴连接，内磁环也固定在中心轴上，若内磁环和中心轴质量较小，重力可以忽略不计；手握测力计垂直放置，内磁环自由在下，开启测力计并按下“归零”键，显示此时为0N。