轴对称减振器的动刚度与结构损耗因子测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术一种轴对称减振器的动刚度与结构损耗因子测试装置及方法，其中，测试方法包括如下步骤：首先用多个减振器支撑一个质量块装配体，在质量块装配体上安装多个加速度传感器；其次，利用锤击法或者激振器法激励质量块装配体，测试得到频率响应函数；接着，把激励获得的频率响应函数向质量块装配体的质心转换，得到质心Z自由度原点频响函数和质心RZ自由度原点频响函数；最后，由质心Z自由度原点频响函数、质心RZ自由度原点频响函数分别计算减振器竖直方向、水平方向的动刚度和结构损耗因子。采用本发明专利技术的测试装置及方法，操作简单，一次完整试验就可以精确、快速地获取减振器竖直、水平两个方向的动刚度和结构损耗因子。水平两个方向的动刚度和结构损耗因子。水平两个方向的动刚度和结构损耗因子。

【技术实现步骤摘要】
轴对称减振器的动刚度与结构损耗因子测试装置及方法


[0001]本专利技术属于减振器测试
，具体涉及一种轴对称减振器的动刚度与结构损耗因子测试装置及方法。

技术介绍

[0002]减振器广泛用于带有压缩机、电机、发动机等振动源部件的机电产品，主要起支撑振动源部件以及减振的作用，例如空调压缩机的脚垫就是一种典型的减振器。减振器的减振原理是：减振器通常动刚度比较小，可起到隔振作用；减振器通常具有较高的结构损耗因子，其动态变形能够耗散振动能量，起到阻振的作用。对应隔振和阻振这两种效应，减振器最重要的参数是动刚度和结构损耗因子。其中动刚度反映减振器在动态变形过程中的弹性，结构损耗因子反映动态变形过程中的阻尼。精确获取减振器的动刚度和结构损耗因子，可用于定量评价减振器的动态性能，还可以用于机电产品的动力学仿真分析。很多减振器包含橡胶或其它非线性材料，其在振动源部件的重力作用下产生了很大的预变形，变形后的减振器动刚度也会发生很大的改变。换言之，减振器的预加载对其动刚度影响很大，因此动刚度测试必须在预加载的状态下进行。
[0003]目前测试动刚度的方法大致上可以分为两类，一类是受迫振动方法，常利用动态机械分析仪(Dynamic Mechanical Analyzer，DMA)或类似的测试装置进行测试，固定试件的一端，强迫另一端作往复运动，根据动态位移和反作用力来计算其动态动刚度和结构损耗因子。这种方法主要用于结构简单的材料试件，而具体到某一种减振器，由于其形状相对复杂，在DMA上夹持和测试难度较高，通常优先考虑采用另一类测试方法——自由振动方法。
[0004]自由振动方法可理解为一个弹簧
‑
质量块装配体振动系统，对系统施加振动激励并根据其自由振动来识别动态参数，只不过这里的“弹簧”指的是需要测试的减振器。由于质量块装配体本身具有重力，可以模拟预加载的条件，因此自由振动方法特别适合用于减振器测试。而现有的自由振动方法中：例如文献1[Lin TR,Farag NH and Pan J.Evaluation of frequency dependent rubber mount siffness and damping by impact test.Applied Acoustics,2005,66(7):829
‑
844]和中国专利技术专利CN201510350505.5公开的方案都只能测试一个方向的动刚度和结构损耗因子，而事实上，减振器受预加载后其竖直方向和水平方向的动刚度有很大差异，一个方向的动刚度和结构损耗因子并不能完整地代表其动力学行为。另外，例如文献2[Tomatsu T,Okada T,Ikeno T,et al.A method to identify the stiffness of engine mounts using experimental modal analysis.Proceedings of the ASME International Design Engineering Technical Conferences&Computers and Information in Engineering Conference,2005,1:265
‑
272]，其公开的方案虽然可以同时测试竖直和水平两个方向，但是只能获得动刚度，不能得到结构损耗因子。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种可同时获取轴对称减振器竖直、水平两个方向的动刚度与结构损耗因子的测试装置及方法。
[0006]为了实现上述技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种轴对称减振器的动刚度与结构损耗因子测试方法，其特征在于，包括如下步骤。
[0007]S1：用n个相同的减振器支撑一个质量块装配体，其中，n≥3，且n个减振器的位置应满足：质量块装配体的重力平均分配到这n个减振器上。
[0008]S2：将多个加速度传感器安装在质量块装配体上。
[0009]S3：利用锤击法或者激振器法激励质量块装配体，测试时依次对多个激励点进行激励，测试得到频率响应函数。
[0010]S4：把步骤S3中得到的频率响应函数向质量块装配体的质心转换，得到质心Z自由度原点频响函数和质心RZ自由度原点频响函数。
[0011]S5：由质心Z自由度原点频响函数计算减振器竖直方向的动刚度和结构损耗因子；由质心RZ自由度原点频响函数计算减振器水平方向的动刚度和结构损耗因子。
[0012]在本专利技术的说明书中，坐标系均采用笛卡尔坐标系，并且Z轴竖直朝上。
[0013]进一步地，所述步骤S2中，质量块装配体上的加速度测试通道个数N≥6，在S3的频率响应函数测试中，这N个加速度测试通道同时记录；所述步骤S3中，质量块装配体上的激励点个数M≥6。
[0014]进一步地，所述步骤S4中，把测试得到的频率响应函数向质心转换所采用的公式为：
[0015][0016]公式(1)中：H为测试获得的频率响应函数所组成的N
×
M矩阵，每一列对应一个激励点，每一行对应一个加速度测试通道；为质心的频率响应函数所组成的6
×
6矩阵，其第三个对角元素就是质心Z自由度原点频响函数，第六个对角元素就是质心RZ自由度原点频响函数；上标T表示矩阵的转置运算，上标
‑
1表示矩阵的求逆运算；T
a
是加速度变换矩阵，T
f
是激励变换矩阵，它们的具体表达式如下：
[0017][0018][0019][0020]在T
a
、T
f
这两个矩阵的表达式中：是质量块装配体的质心坐标；(x
i
,y
i
,z
i
)是第i通道加速度传感器的坐标，{d
xi
,d
yi
,d
zi
}
T
是沿着第i通道加速度测试方向的单位矢量；(x'
k
,y'
k
,z'
k
)是第k个激励点的坐标，{d'
xk
,d'
yk
,d'
zk
}
T
是沿着第k个激励点激励方向的单位矢量。
[0021]进一步地，所述步骤S5中，由质心Z自由度原点频响函数的最大幅值及其对应的角频率ω
33,p
计算减振器竖直方向的动刚度k
z
和结构损耗因子g
z
，采用的公式为：
[0022][0023][0024]由质心RZ自由度原点频响函数的最大幅值及其对应的角频率ω
66,p
计算减振器水平方向的动刚度k
x
和结构损耗因子g
x
，采用的公式为：
[0025][0026][0027]公式(2)至公式(5)中：n为测试装置中用到的减振器的个数；M为n本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轴对称减振器的动刚度与结构损耗因子测试方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：用n个相同的减振器支撑一个质量块装配体，其中，n≥3，且n个减振器的位置应满足：质量块装配体的重力平均分配到这n个减振器上；S2：将多个加速度传感器安装在质量块装配体上；S3：利用锤击法或者激振器法激励质量块装配体，测试时依次对多个激励点进行激励，测试得到频率响应函数；S4：把步骤S3中得到的频率响应函数向质量块装配体的质心转换，得到质心Z自由度原点频响函数和质心RZ自由度原点频响函数；S5：由质心Z自由度原点频响函数计算减振器竖直方向的动刚度和结构损耗因子；由质心RZ自由度原点频响函数计算减振器水平方向的动刚度和结构损耗因子。2.根据权利要求1所述的轴对称减振器的动刚度与结构损耗因子测试方法，其特征在于：所述步骤S2中，质量块装配体上的加速度测试通道个数N≥6，在S3的频率响应函数测试中，这N个加速度测试通道同时记录；所述步骤S3中，质量块装配体上的激励点个数M≥6。3.根据权利要求2所述的轴对称减振器的动刚度与结构损耗因子测试方法，其特征在于，所述步骤S4中，把测试得到的频率响应函数向质心转换所采用的公式为：公式(1)中：H为测试获得的频率响应函数所组成的N
×
M矩阵，每一列对应一个激励点，每一行对应一个加速度测试通道；为质心的频率响应函数所组成的6
×
6矩阵，其第三个对角元素就是质心Z自由度原点频响函数，第六个对角元素就是质心RZ自由度原点频响函数；上标T表示矩阵的转置运算，上标
‑
1表示矩阵的求逆运算；T
a
是加速度变换矩阵，T
f
是激励变换矩阵，它们的具体表达式如下：们的具体表达式如下：在T
a
、T
f
这两个矩阵的表达式中：是质量块装配体的质心坐标；(x
i
,y
i
,z
i
)是第i通道加速度传感器的坐标，{d
xi
,d
yi
,d
zi
}
T
是沿着第i通道加速度测试方向的单位矢量；x'
k
,y'
k
,z'
k
)是第k个激励点的坐标，{d'
xk
,d'
yk
,d'
zk
}
T
是沿着第k个激励点...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙旦风，吴彦东，毛璐瑶，陈启愉，黄栋，
申请(专利权)人：广东省科学院智能制造研究所，
类型：发明
国别省市：