[发明专利]一种悬臂结构工作变形试验方法及系统

说明书

本发明公开了一种悬臂结构工作变形试验方法及系统。所述悬臂结构工作变形试验方法包括如下步骤：步骤1：将悬臂结构安装到振动台台面；步骤2：保证测量激光束垂直于悬臂结构表面；步骤3：采集快速正弦扫频电压信号和测点的速度信号；步骤4：重复所述步骤3直至将每个测点均重复测量；步骤5：计算每个共振频率对应的阻尼比。本申请的测量部分为多测点逐个非接触测量，不给结构附加任何额外质量，而且每次测量都用振动台激振信号作为触发，可以保证每个测点的响应同步，基本实现了多测点非接触同步测量。

技术领域

本发明涉及结构动力特性技术领域，特别是涉及一种悬臂结构工作变形试验方法及悬臂结构工作变形试验测试系统。

背景技术

悬臂结构广泛应用于工程领域，例如发动机风扇叶片、压气机叶片和涡轮叶片等。悬臂结构的动力特性参数(如固有频率、振型和阻尼比)对其在振动环境中的动态响应及疲劳断裂性能有重要影响。工程中往往需要通过试验手段测试悬臂结构的动力特性参数，用以分析结构动态力学性能，修正结构的有限元模型，以及为后续改型设计提供依据。

现有技术是通过传统试验模态分析方法测试悬臂结构动力特性参数。按照激励方式的不同可以分为两种方法：激振器激励法和力锤激励法。然而两种测试方法也都有其缺点：激振器激励法需要在结构上连接一个加力长杆，给结构附加了额外质量和刚度，尤其对于轻质的悬臂结构影响测试精度；锤击激励法的能量集中在很短时间内，可能引起过载和非线性问题，而且测试结果受敲击者人为因素影响。

工作变形分析是结构试验模态分析的一个分支，它是研究结构动力特性的一种常用方法。通过测量结构上多个测点在工作状态下的响应，可以分析结构在关心的频率范围内的共振频率，以及每个共振频率对应的工作变形。在共振频率处，结构的工作变形由该阶频率主导，非常接近模态振型。通过工作变形分析得到的共振频率和工作变形可以被近似为结构的固有频率和振型。工作变形分析相比于传统试验模态分析具有测试分析简单、不需要激振设备的优势，避免了传统模态试验中激振器附加给结构的额外质量和刚度的影响，或力锤敲击的非线性和人为因素的影响。

然而现有的工作变形分析方法是针对处于环境激励中的结构，由于环境激励无法测量，所以只能得到结构的共振频率和工作变形，并不能给出结构在每个共振频率处的阻尼比。而且现有的工作变形分析方法需要在测试过程中同步测量多个测点的响应数据，如果采用多个接触式传感器会给悬臂结构附加额外质量，影响测试精度；如果采用多个非接触式传感器，则多个传感器的空间布置可能会有干涉，且增加了试验的复杂程度。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种悬臂结构工作变形试验方法来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种悬臂结构工作变形试验方法，所述悬臂结构工作变形试验方法包括如下步骤：

步骤1：将悬臂结构的固支端通过转接夹具安装到振动台台面:；

步骤2：调整扫描式激光测振仪，使其扫描范围处于悬臂结构表面，且保证测量激光束垂直于悬臂结构表面；

步骤3：在悬臂结构表面布置多个测点位置，激光测振仪对准其中一个测点；通过信号发生器发出快速正弦扫频电压信号，激励振动台产生快速正弦扫频振动，同时用激光测振仪测量悬臂结构表面一个点的速度信号，并用快速正弦扫频电压信号触发数据采集仪，同时采集快速正弦扫频电压信号和测点的速度信号；

步骤4：重复所述步骤3直至将每个测点均重复测量，从而得到各个测点的快速正弦扫频电压信号和测点的速度信号；