一种适用于识别连接结合面参数的方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于识别连接结合面参数的方法与系统，本发明专利技术的参数识别测试系统能够测试机械结构的各类性质结合面，包括固定结合面(如焊接)，活动结合面(螺纹连接)，相对运动结合面(如滑动，旋转)；涵盖范围广；本发明专利技术还考虑了各连接的黏弹性单元间关系及其动力学的连续性，且考虑了结合面的本身的力学属性与物理属性，比如结合面尺寸，以监测传感器布置点代替结合面点的变形，测量准确；最后采用多尺度多层次的测试结构与校正方法，使其计算效率与监测精度均能够达到工程应用要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及结合面参数识别领域，特别是一种适用于识别连接结合面参数的方法与系统，用于识别结合面刚度，阻尼比。
技术介绍
由零件、组件、部件构成的机械或者机械结构存在大量的各种各样的相互接触的表面为结合面，系统的中阻尼的90％来源于结合面。机床静刚度中30％～50％决定于结合部的刚度特性，机床上出现的振动问题有60％以上源自结合部，其中结合面属于“柔性组合”，受到动载荷作用时既储存能量又消耗能量，表现出弹性与阻尼，即接触刚度与接触阻尼。刚度、阻尼在许多结构与系统的设计，机械结构的动静态特性及整机综合性能显得至关重要，结合面阻尼在降低结构振动幅值、控制响应、提高结构疲劳寿命中具有重要的作用。由于结合部作用机理的非线形性，影响因数的多样性，绝大部分基于试验研究，或者理论解析研究，均没有考虑各黏弹性单元之间及黏弹性单元各坐标之间的耦合关系，或参数识别也没有考虑结合面本身的力学属性与物理属性，或只适应于某种特定的结合面，与实际使用具有较大的距离。以往的结合面识别系统与结构的不足以往有学者提出一种传递函数分析与试验模态相结合的结合面参数识别方法，具有识别精度不高，且难以实际使用。也有学者对机床具有典型形式的结合部进行理论解析，虽然精度较高但是难以通用。结合面参数识别系统的特点与要求在实际使用过程中，要求结合面参数识别系统在满足使用精度的条件下，能够广泛使用。由于结合面的形式多样且存在机械系统的各个结构，尺寸与形状均具有严格的限制要求。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种适用于识别连接结合面参数的方法与系统。本专利技术的参数识别测试系统能够测试机械结构的各类性质结合面，包括固定结合面(如焊接)，活动结合面(螺纹连接)，相对运动结合面(如滑动，旋转)；涵盖范围广；本专利技术还考虑了各连接的黏弹性单元间关系及其动力学的连续性，且考虑了结合面的本身的力学属性与物理属性，比如结合面尺寸，以监测传感器布置点代替结合面点的变形，测量准确；最后采用多尺度多层次的测试结构与校正方法，使其计算效率与监测精度均能够达到工程应用要求。为达到上述技术效果，本专利技术的技术方案是：一种适用于识别连接结合面参数的系统，包括力锤，力锤连接数据采集和数据处理系统，数据采集和数据处理系统连接有结合面结构和传感器结构，结合面结构连接有激振器，激振器连接有信号发生器；所述结合面结构包括第一零件、第二零件及第一零件和第二零件之间的结合面；所述传感器结构包括加速度传感器组、速度传感器组、位移传感器组和力传感器；第一零件底面两侧连接有刚体，刚体连接加速度传感器组；所述加速度传感器组包括不少于3个加速度传感器形成的加速度矩阵，加速度矩阵为平面状或立体状；第一零件顶部的边侧连接有第一速度传感器；第一零件顶部的一侧连接有第一位移传感器，第一零件顶部的另一侧连接有第二位移传感器，第一位移传感器和第二位移传感器对称设置；第二零件底部的一侧连接有第二速度传感器，另一侧连接有第三速度传感器；第二零件底部的中部连接有力传感器；所述速度传感器组包括第一速度传感器、第二速度传感器和第三速度传感器；位移传感器组包括第一位移传感器和第二位移传感器。进一步的改进，所述力锤通过第一电荷放大器连接数据采集和数据处理系统，数据采集和数据处理系统通过第二电荷放大器连接传感器结构。进一步的改进，所述激振器通过功率放大器连接信号发生器。进一步的改进，所述加速度传感器组为7个加速度传感器组成的加速度矩阵。一种适用于识别连接结合面参数的方法，包括如下步骤：对于单自由度系统，计算步骤如下：步骤一)建立第一零件—结合面—第二零件的动力学模型：速度为： ∫ t 1 t 2 x · i = x i - - - ( 1 ) ; ]]>其中，xi表示i部件的位移矩阵；表示i部件速度；t1表示时间开始点；t2表示时间结束点；i表示对应的零件或者结合面加速度为： ∫ t 1 t 2 x ·· i = x · i - - - ( 2 ) ; ]]>其中，表示i部件的加速度；力矩阵为： M i · x ·· i + C i · x · i + K i · x i = F i - - - ( 3 ) ; ]]>其中，Fi表示i部件的力矩阵；Mi表示i部件的质量；Ci表示i部件的阻尼比；Ki表示i部件的刚度矩阵；含有结合面结构的组合结构的动力学方程为： [ M 1 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于识别连接结合面参数的系统，其特征在于，包括力锤，力锤连接数据采集和数据处理系统，数据采集和数据处理系统连接有结合面结构和传感器结构，结合面结构连接有激振器，激振器连接有信号发生器；所述结合面结构包括第一零件、第二零件及第一零件和第二零件之间的结合面；所述传感器结构包括加速度传感器组、速度传感器组、位移传感器组和力传感器；第一零件底面两侧连接有刚体，刚体连接加速度传感器组；所述加速度传感器组包括不少于3个加速度传感器形成的加速度矩阵，加速度矩阵为平面状或立体状；第一零件顶部的边侧连接有第一速度传感器；第一零件顶部的一侧连接有第一位移传感器，第一零件顶部的另一侧连接有第二位移传感器，第一位移传感器和第二位移传感器对称设置；第二零件底部的一侧连接有第二速度传感器，另一侧连接有第三速度传感器；第二零件底部的中部连接有力传感器；所述速度传感器组包括第一速度传感器、第二速度传感器和第三速度传感器；位移传感器组包括第一位移传感器和第二位移传感器。

【技术特征摘要】
1.一种适用于识别连接结合面参数的系统，其特征在于，包括力锤，力锤连接数据采集和数据处理系统，数据采集和数据处理系统连接有结合面结构和传感器结构，结合面结构连接有激振器，激振器连接有信号发生器；所述结合面结构包括第一零件、第二零件及第一零件和第二零件之间的结合面；所述传感器结构包括加速度传感器组、速度传感器组、位移传感器组和力传感器；第一零件底面两侧连接有刚体，刚体连接加速度传感器组；所述加速度传感器组包括不少于3个加速度传感器形成的加速度矩阵，加速度矩阵为平面状或立体状；第一零件顶部的边侧连接有第一速度传感器；第一零件顶部的一侧连接有第一位移传感器，第一零件顶部的另一侧连接有第二位移传感器，第一位移传感器和第二位移传感器对称设置；第二零件底部的一侧连接有第二速度传感器，另一侧连接有第三速度传感器；第二零件底部的中部连接有力传感器；所述速度传感器组包括第一速度传感器、第二速度传感器和第三速度传感器；位移传感器组包括第一位移传感器和第二位移传感器。2.如权利要求1所述的适用于识别连接结合面参数的系统，其特征在于，所述力锤通过第一电荷放大器连接数据采集和数据处理系统，数据采集和数据处理系统通过第二电荷放大器连接传感器结构。3.如权利要求1所述的适用于识别连接结合面参数的系统，其特征在于，所述激振器通过功率放大器连接信号发生器。4.如权利要求1所述的适用于识别连接结合面参数的系统，其特征在于，所述加速度传感器组为7个加速度传感器组成的加速度矩阵。5.一种适用于识别连接结合面参数的方法，其特征在于，包括如下步骤：对于单自由度系统，计算步骤如下：步骤一)建立第一零件—结合面—第二零件的动力学模型：速度为： ∫ t 1 t 2 x · i = x i - - - ( 1 ) ; ]]>其中，xi表示i部件的位移矩阵；表示i部件速度；t1表示时间开始点；t2表示时间结束点；i表示对应的零件或者结合面加速度为： ∫ t 1 t 2 x ·· i = x ·...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雪林，刘安民，周唯，
申请(专利权)人：湖南工学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43