一种阻尼吸振结构吸振效果测试装置论文和设计-魏浩

全文摘要

本实用新型涉及噪声及振动控制领域，具体涉及一种阻尼吸振结构吸振效果测试装置；本实用新型为左右对称结构，具体包括加速度传感器，质量层，弹性层，钢条，刚性夹具，阻抗头，连接通杆，激振器，第一Ⅱ型支架和第二Ⅱ型支架，基座；钢条固定在刚性夹具上，阻抗头的上端与钢条的中心部位连接，阻抗头的下端与连接通杆上端连接，阻抗头侧面分别连接一个加速度传感器和一个力传感器；连接通杆7的下端与Ⅱ型支架9相连，两个第二Ⅱ型支架10分别位于第一Ⅱ型支架9的左侧和右侧，三个Ⅱ型支架均固定于基座11上。本测试装置能准确检测出材料在不同结构下的固有频率，从而控制该材料在不同共振频率下的吸振效果，表征材料的吸收振动的特性。

主设计要求

1.一种阻尼吸振结构吸振效果测试装置，具体包括加速度传感器(1)，质量层(2)，弹性层(3)，钢条(4)，刚性夹具(5)，阻抗头(6)，连接通杆(7)，激振器(8)，第一Ⅱ型支架(9)和第二Ⅱ型支架(10)，基座(11)；钢条(4)固定在刚性夹具(5)上，阻抗头(6)的上端与钢条(4)的中心部位连接，阻抗头(6)的下端与连接通杆(7)上端连接，阻抗头(6)侧面分别连接一个加速度传感器和一个力传感器；连通杆(7)的下端与Ⅱ型支架(9)相连，两个第二Ⅱ型支架(10)分别位于第一Ⅱ型支架(9)的左侧和右侧，三个Ⅱ型支架均固定于基座(11)上；所述的阻尼吸振结构吸振效果测试装置为左右对称结构，仅对右侧进行说明，装置左侧结构与右侧结构完全相同。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种阻尼吸振结构吸振效果测试装置，其特征在于：

所述的加速度传感器(1)通过粘胶的方式固定于质量层(2)上；阻抗头(6)上端通过螺纹与钢条(4)中心部位相连，阻抗头(6)下端通过螺纹与连通杆(7)相连；连通杆(7)下端通过螺纹与激振器(8)相连，连通杆(7)露出部分长度可调，激振器(8)通过胶粘的方式固定于第一Ⅱ型支架(9)上；所述的第一Ⅱ型支架(9)的横向长度大于激振器(8)的宽度。

3.根据权利要求1所述的一种阻尼吸振结构吸振效果测试装置，其特征在于：

所述的加速度传感器(1)与信号处理器相连；阻抗头(6)侧面加速度传感器接口与一个加速度传感器相连，加速度传感器连接到信号处理器上；阻抗头(6)侧面力传感器接口与一个力传感器相连，力传感器连接到信号处理器上；激振器(8)通过功率放大器连接到信号处理器上。

4.根据权利要求1所述的一种阻尼吸振结构吸振效果测试装置，其特征在于：

所述的钢条(4)位于第二Ⅱ型支架(10)上，加工有螺栓孔的钢板压于钢条(4)上，钢条(4)右端和第二Ⅱ型支架(10)上端加工有与钢板相同半径的螺栓孔，钢板、钢条(4)和第二Ⅱ型支架(10)使用螺栓紧固在一起。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及噪声及振动控制领域，具体涉及一种阻尼吸振结构吸振效果测试装置。

背景技术

世界上所有的物质都处在运动中，运动的方式千姿百态，而振动就是物体运动的一种十分重要和特殊的形式。在我们生活的这个世界中，振动现象几乎无处不在。振动就是指物体在平衡位置附近来回往复的运动。振动在很多情况下可造福于人类，例如，振动夯土机、压路机、耳聋助听器、心脏起搏器的发明以及利用振动信号进行机械故障诊断等等。然而振动的危害似乎更为普遍，例如，振动会造成机器的疲劳损坏，会引起桥梁等建筑物的垮塌，还会降低人体乘坐交通工具时的舒适度等等。

伴随着科学技术的迅猛发展，铁路、公路、水路、空中四类交通工具的技术更新突飞猛进，对振动控制的技术要求也日益严格。现代建筑业中，建筑高度不断攀升使得建筑受风载激励后振幅可达几米之大，倘不能减振，此类高楼的安全问题是不言而喻的。飞机、导弹、坦克、战车通常在最为恶劣的环境中工作，因此，军工部门对减振环节的要求也日渐增多，尤其是如今在精确打击方向上的研究更需要减振理论的支持。无论是民用工业还是军工产业，其产品性能都与减振技术密切相关。因此，关于振动控制的研究永不过时。研究机械振动的目的就是要认识和掌握振动的基本规律，利用振动的有利方面，消除和抑制振动的不利方面。而如何对有害振动进行有效控制是当今振动界研究的热点。振动控制是指通过一定的手段使得受控对象的振动水平满足人们的预定要求。经过工程界几十年地研究已发展了多种振动控制方法，按是否需要外部能量输入可分为主动控制、半主动控制和被动控制。主动控制由于技术复杂、造价高额、可靠性差等缺点应用受到一定限制，而半主动控制介于主动控制和被动控制之间，与被动控制相比虽然控制效果比较好但依然存在装置复杂、造价高、可靠性低等问题。而被动控制由于不需要外界能源，装置结构简单、易于实现、成本低廉等优点已广泛应用于各工程领域当中。从控制机理上讲，被动控制有三条基本途径：一是通过在结构特定部位设置隔振装置来阻断能量的输入，直接达到控制目的；二是通过振动模态间的相互传递，将结构主体的振动转移到其附加系统中去；三是通过在结构上附加一些耗能阻尼器，以耗散结构的振动能量，达到减振目的。三种振动被动控制方法在工程实践中都有着非常广泛的应用。当激振频率等于或接近机械设备的固有频率时将产生“共振”现象。由于共振时的巨大振幅，不仅影响设备的正常运转，而且有可能造成重大人身、设备事故。因此，对一般机械来说，如何避免共振现象是机械设计中的首要问题。在设备的固有频率与激振频率十分接近，且二者都不容变动的情况下，采用动力吸振器将是最好的办法。动力吸振器的基本原理是利用多自由度结构的反共振特性，通过转移主系统的振动能量来达到减振降噪的目的，而且已被证明是一种非常有效的措施，被广泛应用于精密仪器、航空航天、交通运输和机械工程中的减振吸振。对于由随机机理所激起的多自由度系统如板、梁的振动，运用动力吸振器会有困难，在这种场合下，常用阻尼处理法来达到减振的效果。阻尼是结构损耗振动能量的能力，与惯性和弹性一起均属于结构的固有特性。它不仅可以降低结构的共振幅值，避免结构因动应力达到极限所造成的破坏，提高结构的动态稳定性还有助于减少结构振动所产生的声辐射，减低结构噪声，

因此适当增加结构的固有阻尼是抑制工程结构振动的一种重要手段。阻尼技术的应用十分广泛，几乎涉及到所有的生产领域，特别是航空航天、航海以及兵器装备等国防工业领域。由于阻尼技术是一项对减振降噪十分有效的技术，它在各个经济领域里得到了广泛的应用，研究和开发这项技术无疑会获得巨大的经济和社会效益。

实用新型内容

为了表征吸振结构在不同共振频率下的振动传递特性，本实用新型提供了一种吸振性能测试装置，通过改变材料的结构从而改变材料固有频率的大小，并通过调节各组件之间的连接，降低系统振动对吸振结构测试的干扰，能够方便准确的表征吸振结构振动传递特性的各项参数。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种阻尼吸振结构吸振效果测试装置，具体包括加速度传感器1，质量层2，弹性层3，钢条4，刚性夹具5，阻抗头6，连接通杆7，激振器8，第一Ⅱ型支架9和第二Ⅱ型支架10，基座11；钢条4固定在刚性夹具5上，阻抗头6的上端与钢条4的中心部位连接，阻抗头6的下端与连接通杆7上端连接，阻抗头6侧面分别连接一个加速度传感器和一个力传感器；连接通杆7的下端与Ⅱ型支架9相连，两个第二Ⅱ型支架10分别位于第一Ⅱ型支架9的左侧和右侧，三个Ⅱ型支架均固定于基座11上；所述的阻尼吸振结构吸振效果测试装置为左右对称结构，仅对右侧进行说明，装置左侧结构与右侧结构完全相同。

所述的加速度传感器1通过粘胶的方式固定于质量层2上；阻抗头6上端通过螺纹与钢条4中心部位相连，阻抗头6下端通过螺纹与连通杆7上端相连；连通杆7下端通过螺纹与激振器8相连，连通杆7露出部分长度可调，激振器8通过胶粘的方式固定于第一Ⅱ型支架9上；所述的第一Ⅱ型支架9的横向长度大于激振器8的宽度。

所述的加速度传感器1与信号处理器相连；阻抗头6侧面加速度传感器接口与一个加速度传感器相连，加速度传感器连接到信号处理器上；阻抗头6侧面力传感器接口与一个力传感器相连，力传感器连接到信号处理器上；激振器8通过功率放大器连接到信号处理器上。

所述的钢条4位于第二Ⅱ型支架10上，加工有螺栓孔的钢板压于钢条4上，钢条4右端和第二Ⅱ型支架10上端加工有与钢板相同半径的螺栓孔，钢板、钢条4和第二Ⅱ型支架10使用螺栓紧固在一起。

本实用新型提供的吸振测试装置的有创新点在于：本测试装置能准确检测出材料在不同结构下的固有频率，从而控制该材料在不同共振频率下的吸振效果；表征材料的吸收振动的特性，测试各连接部件简单且稳定，可避免测试中由于设备连接问题产生的干扰。

附图说明

图1为本实用新型所述测试装置的结构简图；

图2为实施例中样品1、样品2、样品3在相同激励力下测试得到的加速度响应曲线；

图3为同一种结构的聚氨酯阻尼泡沫样品在不同激励力下的加速度响应曲线。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

图中测试样品由质量层2与弹性层3组成，放置钢条4上，质量层2上放置加速度传感器1，钢条4固定在刚性夹具5上，刚性夹具5固定在第二Ⅱ型支架10上，阻抗头6两端有两种传感器接口，阻抗头6上端与钢条4的中心部位连接，下端与连接通杆7连接，连接通杆7连接两端有对应的螺纹，长度可调，下端与激振器8连接，激振器8被固定在第一Ⅱ型支架9上，整个测试台架固定在基座11上。所述的加速度传感器1通过粘胶的方式固定于质量层2上；阻抗头6上端通过螺纹与钢条4中心部位相连，阻抗头6下端通过螺纹与连通杆7相连；连通杆7下端通过螺纹与激振器8相连，连通杆7露出部分长度可调，激振器8通过胶粘的方式固定于第一Ⅱ型支架9上；所述的第一Ⅱ型支架9的横向长度大于激振器8的宽度。加速度传感器1与信号处理器相连；阻抗头6侧面加速度传感器接口与一个加速度传感器相连，加速度传感器连接到信号处理器上；阻抗头6侧面力传感器接口与一个力传感器相连，力传感器连接到信号处理器上；激振器8通过功率放大器连接到信号处理器上。所述的钢条4位于第二Ⅱ型支架10上，加工有螺栓孔的钢板压于钢条4上，钢条4右端和第二Ⅱ型支架10上端加工有与钢板相同半径的螺栓孔，钢板、钢条4和第二Ⅱ型支架10使用螺栓紧固在一起。

按照具体实施方式中的步骤安装完设备，按图中所示将测试样品质量层2与弹性层3放置在钢条上中，激振器8作为测试的振动源，可通过本设备向测试样品提供激励力，激振器通过功率放大器连接到信号处理器上，并通过信号处理器调控激励条件，激励力通过连接通杆7传递到阻抗头6上，连接通杆7与激振器8和阻抗头6都是固定连接，阻抗头6两端分别连接加速度传感器与力传感器，加速度传感器与力传感器连接到信号处理器上，用于采集输入的力和加速度，激励力经过阻抗头6传递到钢条4上时，钢条4在激励力的作用下与测试样品质量层2与弹性层3之间产生激励作用。质量层2上安装有加速度传感器1，加速度传感器1连接到信号处理器上，用于采集输出的加速度。功率放大器上的旋钮可以改变激励力的大小，从而改变输入的激励力的大小，进而改变样品所受激励力的大小。最终振动响应数据通过信号处理器输出在电脑上进行分析处理。

实施例：以聚氨酯阻尼弹性体为吸振结构的振动测试为例进一步说明，样品1，样品2，样品3为同种聚氨酯阻尼泡沫但不同结构的三种样品。按照以上说明安装测试试样，测试时，由激振器8向上发出激励力，通过连接杆7和阻抗头6传递到钢条4上，钢条4上的质量层2与弹性层3在激励力的作用下，产生振动，阻抗头6上的力和加速度传感器可以采集到输入的力和加速度，质量层2上的加速度传感器1可以采集到输出的加速度。通过功率放大器上的旋钮可以改变激励力的大小，从而改变输入的激励力的大小，进而改变样品所受激励力的大小，从而使试样在不同激励力作用下进行振动测试。图2为使用本吸振测试装置测出的三种不同结构的聚氨酯吸振样品的不同的固有频率，图3为同一种结构的聚氨酯阻尼泡沫样品在不同激励力下的加速度响应曲线。可以看出三种不同结构的聚氨酯吸振样品有不同的固有频率，同时可以看出结构不同的聚氨酯阻尼泡沫吸振样品的吸振效果也呈现规律性的差别。

设计图

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主设计要求

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