增材制造材料结构阻尼系数测试方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及阻尼系数测定的技术领域，具体公开了一种增材制造材料结构阻尼系数测试装置，包括支撑机构和测量系统，支撑机构包括承托板、滑座和至少两个支撑件，支撑件水平滑动连接在滑座上，承托板置于支撑件顶部上，测量系统包括激励承托板振动的无接触式激振器和用于采集承托板振动信号的无接触式采集器，无接触式激振器位于承托板和所述无接触式采集器作用于承托板端部的上侧或者下侧。本发明专利技术还保护了采用上述测试装置测试待测试样的阻尼系数的测试方法。相较于现有技术而言，本发明专利技术避免了夹持待测试样，既不用控制夹定力、夹定面积的参数保持一致，极大地增强了重复性/复现性和精准度，又避免了夹定力对待测试样的损伤破坏，实用性强。

Test method and device for damping coefficient of additive material structure

The invention relates to the technical field of damping coefficient measurement, in particular to a damping coefficient test device for additive manufacturing material structure, which includes a support mechanism and a measuring system. The support mechanism includes a support plate, a sliding seat and at least two supporting members. The support members are horizontally slidably connected to the sliding seat, the support plate is placed on the top of the support member, and the measuring system includes a connectionless device for exciting the vibration of the support plate The contactless exciter and the contactless collector for collecting the vibration signal of the support plate are located on the upper or lower side of the support plate and the contactless collector acting on the end of the support plate. The invention also protects a test method for testing the damping coefficient of a sample to be tested by using the test device. Compared with the prior art, the invention avoids clamping the sample to be tested, does not need to control the parameters of clamping force and clamping area to keep consistent, greatly enhances the repeatability / reproducibility and accuracy, and avoids the damage and damage of the clamping force to the test sample, which has strong practicability.

【技术实现步骤摘要】
增材制造材料结构阻尼系数测试方法及装置
本专利技术涉及阻尼系数测定的
，具体公开了一种增材制造材料结构阻尼系数测试方法及装置。
技术介绍
对于增材制造材料阻尼系数的精准测量，目前还没有重复性/复现性和实用性都比较好的方法。可以借鉴的相关技术中，可选择美国汽车工程师协会的《SAEJ1637-2007》、国家标准《GB/T18528-2000》等标准中的测试方法：将待测试样做成矩形条状，一端刚性夹定，另一端为自由端，然后通过锤子敲击或者使用电磁激振的方式使试样发生振动，再通过测量仪器对材料的阻尼特效进行测量。但这种方法相对于增材制造材料阻尼系数的精准测量，其缺陷非常明显：首先，试样端部需要被刚性夹定，每次夹定时的夹定力、夹定面积等参数很难保证完全一致，这就导致测试误差较大，误差甚至能达到30％以上，重复性/复现性差，而且对于某些增材制造材料或者结构来说，无法承受夹定时产生的夹持力，否则会造成待测试样破损，因此上述方法在用于增材制造材料或者结构阻尼系数的测量的实用性也较差。其次，若采用锤子敲击的方式激振，敲击的瞬间锤子与试样接触，直接导致了材料阻尼系数的改变，而且敲击产生的破坏力也可能会造成待测试样破损，更不好把握每次敲击的力完全一致，从这个角度来说，上述方法在用于增材制造材料或者结构阻尼系数的测量的重复性/复现性和实用性也较差。因此，相关技术中的材料阻尼系数测试方法，无法用于增材制造材料阻尼系数的精准测量的测量，需要一种能够精准测量增材制造材料本身或者以增材制造的方式制造出的结构的阻尼系数的方法。
技术实现思路
本专利技术意在提供一种增材制造材料结构阻尼系数测试方法及装置，以解决精准测量增材制造材料本身或者通过增材制造的方式制造出的结构的阻尼系数的问题。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是：增材制造材料结构阻尼系数测试装置，包括支撑机构和测量系统，支撑机构包括承托板、滑座和至少两个支撑件，支撑件水平滑动连接在滑座上，承托板置于支撑件顶部上，所述测量系统包括激励承托板振动的无接触式激振器和用于采集承托板振动信号的无接触式采集器，所述无接触式激振器位于承托板和所述无接触式采集器作用于承托板端部的上侧或者下侧。本方案的技术原理及有益效果为：与相关技术相比，本方案采用了完全不同的待测试样支撑方案：本方案中待测试样即待测增材制造材料本身或者通过增材制造的方式制造出的结构，通过增材制造的方法固接到承托板上，而支撑件则支撑在承托板的下方，通过滑动支撑件让承托板和待测试样静置于承托板上方，实现了待测试样在空间中的相对位置的固定，与相关技术中的夹定的固定方式相比，完全避免了“夹持力”，既不用控制夹定力、夹定面积的参数保持一致，极大地增强了重复性/复现性，又避免了夹定力对待测试样的损伤破坏，实用性强。再者，本方案中的测量系统均采用非接触式，避免了测试系统本身对待测试样振动的影响，进一步提升阻尼系数测试的精准性。可选地，所述无接触式采集器为激光多普勒测振仪。激光多普勒测振仪为广泛应用的无接触式振动数据采集仪器，技术成熟，可靠性高，精准度高。可选地，所述承托板由磁性合金材料制成，所述无接触式激振器为电磁激振器或者声波激振器。电磁激振器是将周期变化的电流输入电磁线圈以使被激件承托板产生周期性地振动，即正弦或者余弦式的振动，并且激振的过程中电磁激振器无需与承托板接触，避免了测试系统本身对待测试样振动的影响，提升阻尼系数测试的精准性。声波激振器是利用声波使被激件产生与声波频率相同的振动，也无需与承托板接触，避免了测试系统本身对待测试样振动的影响，提升阻尼系数测试的精准性。可选地，所述无接触式激振器为电磁激振器，所述承托板由非磁性材料制成，承托板靠近电磁激振器的一端上设有磁性贴片，磁性贴片朝向电磁激振器。只要采用磁性贴片的方式，将磁性贴片贴合在承托板上，即可通过电磁激振器激励承托板振动，而承托板即可选择任意振动传导性能良好的材料，承托板甚至可由待测试材料本身制作而成，使承托板选材广泛。可选地，所述无接触式激振器为电磁激振器，所述承托板由非磁性材料制成，承托板靠近电磁激振器的一端一体成型有磁性块，磁性块朝向电磁激振器。采用在承托板上一体成型磁性块的方式，也有利于提升承托板选材的广泛性。并且一体成型的方式使振动的传导更良好，更能提高阻尼系数测试的精准性。可选地，所述承托板靠近激光多普勒测振仪的一端上设有散射片，散射片朝向激光多普勒测振仪。散射片一方面提高承托板的光线散射率，更利于激光多普勒测振仪采集振动数据，另一方面利用散射片本身的质量平衡承托板另一端贴了磁性贴片或者一体成型了磁性块的重量，使得承托板的两端更平衡，有利于节点区对称分布或者均匀分布在承托板上，并且也使得振动更平稳。可选地，所述支撑件为水平放置的支撑板，支撑板的数量为三个，支撑板的顶部上设有可水平滑动的支撑柱，其中两个支撑柱上设有螺纹且螺纹连接有调节部，调节部的顶部呈锥台状。对于高阶振动模态，节点区数量多且分布比较分散，三个支撑板上的三个支撑柱可以自由选择支撑三个节点区，以保证承托板稳定地被支撑在支撑板的上方。而且，利用将承托板静置于支撑件顶部的方式，只要支撑件顶部尽可能的小，可极大地减小支撑机构对待测试样振动的影响。因此，锥台状的调节部的上部面积小于下部面积，减小了调节部与支撑板的接触面积，可大幅提升阻尼系数测试的精准性，减少误差。可选地，所述支撑板底部固接有永磁体，所述滑座为由能与永磁体吸引的材料制成的平板。支撑板可在滑座上任意滑动并通过磁力实现锁定，避免承托板在振动的过程中导致支撑板发生位移而影响阻尼系数测试的精准性。可选地，所述滑座上设有滑轨，所述支撑板上固接有与滑轨滑动连接的滑槽，滑槽上螺纹连接有锁紧螺栓。利用滑轨和滑槽的配合导向支撑板的滑动，并且通过刻度量化支撑板滑动位移量，然后通过旋拧锁紧螺栓将支撑板锁定在滑轨上，避免承托板在振动的过程中导致支撑板发生位移而影响阻尼系数测试的精准性。本专利技术中的增材制造材料的结构阻尼系数测试方法，包括以下步骤：(1)将待测试的材料或者结构通过增材制造技术加工成型为承托板或者加工成型到承托板的上表面上；(2)将加工成型有待测试的材料或者结构的承托板放置在支撑件上，启动无接触式激振器使承托板振动，启动无接触式采集器采集振动数据，获取承托板的频率响应函数，从频率响应函数中择一共振模态频率；(3)寻找节点区：以该共振模态频率再次激励承托板振动，使用激光多普勒扫描仪扫描承托板得到共振模态图，共振模态图中位移为零处则为节点区；(4)滑动支撑件，将支撑件分别支撑在承托板下方不同的节点区上，并保持承托板静置于支撑件上；(5)重复步骤(3)～(4)，微调支撑件支撑在节点区下方的支撑位置，直至节点区的位置不再改变；(6)再次启动无接触式激振器使承托板以该共振模态频率振动，再次启动无接触式采集器采集振动数据，获取承托板的频率响应函数；(7)采用半功率点法或曲线拟合法或导纳圆法计算得出测试的材料或者结构的阻尼系数。本方案的技术原理及有益效果为：采用上述增材制造材料结构阻尼系数测试装置时，待测试样和承托板在振动时呈正弦或者余弦式的振动模态，在此振动模态下，总是会存在一些振幅为零的区域，即节点区，而在待测试样不变、待测试样与外界连接位置/强度不变的情况本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.增材制造材料结构阻尼系数测试装置，其特征在于：包括支撑机构和测量系统，支撑机构包括承托板、滑座和至少两个支撑件，支撑件水平滑动连接在滑座上，承托板置于支撑件顶部上，所述测量系统包括激励承托板振动的无接触式激振器和用于采集承托板振动信号的无接触式采集器，所述无接触式激振器位于承托板和所述无接触式采集器作用于承托板端部的上侧或者下侧。

【技术特征摘要】
1.增材制造材料结构阻尼系数测试装置，其特征在于：包括支撑机构和测量系统，支撑机构包括承托板、滑座和至少两个支撑件，支撑件水平滑动连接在滑座上，承托板置于支撑件顶部上，所述测量系统包括激励承托板振动的无接触式激振器和用于采集承托板振动信号的无接触式采集器，所述无接触式激振器位于承托板和所述无接触式采集器作用于承托板端部的上侧或者下侧。2.根据权利要求1所述的增材制造材料结构阻尼系数测试装置，其特征在于：所述无接触式采集器为激光多普勒测振仪。3.根据权利要求2所述的增材制造材料结构阻尼系数测试装置，其特征在于：所述承托板由磁性合金材料制成，所述无接触式激振器为电磁激振器或者声波激振器。4.根据权利要求2所述的增材制造材料结构阻尼系数测试装置，其特征在于：所述无接触式激振器为电磁激振器，所述承托板由非磁性材料制成，承托板靠近电磁激振器的一端上设有磁性贴片，磁性贴片朝向电磁激振器。5.根据权利要求2所述的增材制造材料结构阻尼系数测试装置，其特征在于：所述无接触式激振器为电磁激振器，所述承托板由非磁性材料制成，承托板靠近电磁激振器的一端一体成型有磁性块，磁性块朝向电磁激振器。6.根据权利要求4～5中任一项所述的增材制造材料结构阻尼系数测试装置，其特征在于：所述承托板靠近激光多普勒测振仪的一端上设有散射片，散射片朝向激光多普勒测振仪。7.根据权利要求3～5中任一项所述的增材制造材料结构阻尼系数测试装置，其特征在于：所述支撑件为水平放置的支撑板，支撑板的数量为三个，支撑板的顶部上设有可水平滑...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈方，
申请(专利权)人：陈方，
类型：发明
国别省市：重庆,50