[发明专利]一种利用稳定等温度层测试结构动态特性的装置

说明书

技术领域

本发明涉及机械结构动态特性测试技术领域，具体为一种利用稳定等温度层测试 结构动态特性的装置。

背景技术

机械结构的动态特性包括固有频率、振型、阻尼等。动态特性测试一般在常温条 件下进行。但对于在极端条件下工作的结构，需要完成其不同温度下动态特性的评估。 例如，强日照条件下，高速列车车身温度可达到50℃以上。若仅使用常温20℃的测试 结果，显然无法满足设计要求。列车车身的一个重要评估指标是损耗因子，常使用与 车身结构一致的梁试件进行测试，并将试件至于温箱内保证测试温度。

传统温箱的设计思路为使箱内空间整体达到温度均匀，这在箱内空间较小时易于 实现。当空间变大时，实现难度明显提高，通常使用风扇产生热风循环，以保证箱内 温度基本均匀。这主要存在以下缺点：

(1)箱内空间温度波动大，且波动规律复杂，难于掌握；

(2)风扇产生热风噪音大，耗能大；

(3)一次仅能完成一个温度点的测试；

(4)设备笨重，占地面积大。

这影响了结构高温动态特性测试的精度和稳定性，延长了测试周期，同时导致能 源和空间浪费。对于复杂结构，保证温箱内整个空间温度均匀是必要的。但对于梁、 板类扁平结构，实际仅需保证沿试件方向温度均匀。基于这种考虑，本发明提出了一 种利用稳定等温度层测试结构动态特性的装置。

发明内容

要解决的技术问题

传统温箱在空间变大时，难以保证箱内空间整体温度均匀，本发明针对梁、板类 扁平结构，提出了一种利用稳定等温度层测试结构动态特性的装置。

技术方案

本发明的技术方案为：

一种利用稳定等温度层测试结构动态特性的装置，其特征在于：所述装置由热源、 箱体和温度计组成；所述热源、箱体和温度计相互独立；所述热源功率可调，以对温 度进行宏观控制；所述箱体包括主箱体、隔热层、热反射层和散热孔，通过隔热、热 反射和散热处理，可对温度梯度进行微观调整；使用所述温度计对温箱内温度场进行 遍历，从而确定稳定温度层区域；通过在不同温度层间移动试件，实现温度点快速切 换。

所述一种利用稳定等温度层测试结构动态特性的装置，其特征在于：所述装置利 用稳定等温度层对试件温度进行控制；所述等温度层存在于箱体内，分布为水平方向， 同层温度基本一致，且在竖直方向形成自然梯度；所述等温度层通过气体热胀冷缩和 重力自然调节形成，热源启动后，温箱内气体上下形成对流，稳定后形成等温度层。

有益效果

本发明相比于现有技术，产生的有益效果在于：

(1)避开了空间整体温度均匀实现难的问题，降低了测试难度；

(2)利用气体自然对流形成等温度层，噪声低、耗能小、稳定性高；

(3)通过将试件在等温度层间移动，实现温度点快速切换，缩短了测试周期；

(4)所用设备简单，拆装方便，占地空间小；

(5)通过调整热源功率与箱体微观特征两条途径控制箱内温度，温度控制灵活。

附图说明

图1：实例结构示意图。

图2：温度测点分布图。

图3：自由阻尼复合梁试件50℃损耗因子的测试结果。

其中：1、主箱体；2、隔热层；3、热反射层；4、散热孔；5、热源；6、监控温度 计；7、温度层；8、试件

具体实施方式

下面结合具体实例描述本发明。

本实例中采用本发明提出的装置对一自由阻尼复合梁试件50℃的模态损耗因子进 行测试。

参照附图1，本实例中所用装置包括主箱体1、隔热层2、热反射层3、散热孔4、 热源5、监控温度计6。热源位于温箱底部，热源周围空气受热膨胀，质量变轻，热空 气向温箱顶部移动，同时顶部冷空气向温箱底部移动，温度平衡后沿竖直方向形成自 然梯度，并在水平方向形成等温度层7。通过设置隔热层、热反射层和散热孔，可对 温度梯度进行微观调整。试件8布置在等温度层内，以保证其温度均匀。

表1竖直方向温度梯度

表2水平方向50℃等温度层内温度