喷涂机悬臂梁的正弦激励参数振动分析

目的自动式喷涂机喷涂效率和质量较低与其在工作过程中受激产生振动密切相关,需要进行参数振动分析,以提高喷涂机系统的稳定性。方法首先建立喷涂机力臂-喷枪系统的正弦激励悬臂梁的弯扭耦合振动模型,对系统的参变方程进行有限差分离散处理,得到系统的质量和时变刚度矩阵,然后运用时间离散和Matlab振动工具箱进行求解和分析。结果喷涂机系统的固有频率随时间的变化情况近似于正弦,且随着激励振幅和激励频率的增加都有趋于增大。当激励幅度大于3cm时,系统的振动幅值会急剧增加,说明弯扭振动发散,系统趋于不稳定。当激励频率大于150rad/s时为不稳定区域;激励频率小于150 rad/s时系统的大部分区域趋于稳定;同时在激励频率等于95 rad/s附近系统不稳定。结论喷涂机悬臂梁在不同激励参数条件下具有复杂的振动行为,研究其振动特性对提高自动式喷涂机的稳定性和效率具有重要的指导意义。     

基于正弦压力校准装置的压力传感器不确定度评定

介绍了基于正弦压力校准装置的压力传感器幅值灵敏度和相移的不确定度评定的方法,并以实例讲述了对压力传感器校准结果进行不确定度评定的过程。     

角运动传感器灵敏度的动态(角冲击)校准

利用本实验室现有的动态角加速度标准装置,产生标准的角冲击运动(半正弦),实现对角运动传感器(角速度及角加速度传感器)灵敏度系数的动态校准,通过对不同脉冲宽度及冲击幅值下获得的校准数据进行分析,可以验证研制的动态角加速度标准装置具有较大的角冲击量程,较好的角冲击重复性,可以对角运动传感器灵敏度进行动态(角冲击)校准。     

基于冲击法的压电式力传感器灵敏度研究

为了开展冲击力校准装置下压电式力传感器动态灵敏度的校准,介绍了基于自由落体的落锤冲击力模型和基于空气轴承悬浮支撑的水平式质量块冲击碰撞的模型;通过4阶Butterworth低通滤波,研究加速度信号波形的滤波平滑,比较了不同截止频率的滤波效果;通过激光测振仪和标准加速度计测量加速度的对比试验,研究加速度绝对测量法与比较测量法对力传感器动态灵敏度校准精度的影响。试验结果表明,激光测振仪测量加速度须通过微分解调,要选择合适上限截止频率的4阶Butterworth低通滤波器进行滤波平滑处理;激光干涉绝对法复现的动态力精度为2%,加速度计比较法复现的动态力精度为4%;激光干涉绝对法校准的灵敏度波动性比加速度计比较法校准的灵敏度波动性小。     

基于振动传感器温度灵敏度校准的温控系统研究

针对振动传感器温度灵敏度校准所需要的半封闭式温控箱,通过智能PID调节为该温控箱提供均匀的温度场。应用计算机程序进行上位机人机对话,通过单片机作为下位机进行通信协议转换,采用RS485及RS232通信,实现6路温度实时采集和3路温度智能控制。实验结果表明,该温控系统在半开放系统和大温度范围内控制稳定、温控箱内温度分布均匀,并能有效抑制温度超调现象。     

悬臂梁结构的应变模态积分法与灵敏度分析

应变模态振型决定了结构动应变分布规律。基于梁应变与曲率的正比关系,提出一种直接求解悬臂梁结构曲率模态的积分方法,适用于任意形式的刚度和质量函数。通过与数值和解析解比较模态频率与振型,验证了该方法的准确性。此外,该方法将连续体模态求解问题转化为有限自由度的广义特征值形式,进一步证明可以应用Nelson法求解该形式的特征灵敏度,获得了曲率模态振型对于结构设计参数的灵敏度显式表达。为了更加明显地表现动应变变化,提出了曲率梯度模态的概念,其参数灵敏度可由曲率模态灵敏度获得。算例结果表明,该方法可以有效地优化结构参数、避免动应变集中。该方法同样也适用于固支—固支和固支—简支这两种边界条件。     

振动传感器温度与横向灵敏度校准技术研究

高精度振动传感器被广泛用于航空航天发动机振动监测、高低温地面环境试验、模态试验等测量领域,是保障被测设备工作可靠的重要技术手段之一。精确测量振动传感器在高低温环境下的灵敏度温度响应,以及传感器的横向灵敏度,不仅对研究传感器性能、提高传感器工艺质量具有着重要意义,而且也是保障型号产品研制生产过程中各类地面测试试验数据可靠的关键。通过开展高精度振动传感器关键性能校准技术研究,基于振动比较法、温度逐点快速测试技术、横向灵敏度精确测量技术,采用PXI总线架构组建一套振动传感器关键参数一体化快速校准装置,形成一套测量评价系统,通过LabVIEW平台编写了控制与校准软件,实现了一体化控制与测量,解决高精度振动传感器温度响应、横向灵敏度等关键参数快速校准测试的难题。通过对校准装置进行测量不确定度分析评估以及验证试验,结果显示该方法可解决传感器温度特性、横向灵敏度等型号测试试验的特殊需求,优化传感器结构设计,进一步保障高精度振动传感器在线工作的稳定。     

磁灵敏度测试装置的电机驱动技术的研究

在新的国际标准ISO/16063-33"振动与冲击传感器磁灵感度测试方法"中,要求测试装置中的传感器静止,磁场旋转。测试装置用电机带动磁线圈使磁场旋转,而传统的步进电机驱动技术由于运转噪音大,会使传感器的测量的不确定度增加。本文介绍一种恒频斩波恒总流尖峰的五相混合式步进电机驱动技术,通过软硬件设计使磁场旋转更加平稳,提高传感器磁灵敏度的测量精度。     

半正弦脉冲激励下斜支承包装系统冲击特性的研究

以斜支承包装系统为研究对象,建立了半正弦脉冲激励下系统的无量纲非线性冲击动力学方程,采用数值计算方法分析了系统加速度响应及冲击谱,探讨了无量纲脉冲激励幅值、无量纲脉冲激励时间、系统支承角以及阻尼对系统加速度响应及峰值的影响规律。研究表明:无量纲脉冲激励幅值、无量纲脉冲激励周期、系统支承角及阻尼等对系统响应峰值影响显著。     

用于振动传感器在线校准的压电激励装置性能测试

压电激励装置作为振动传感器的底座安装,可以实现其在线校准。文章介绍了压电激励装置性能测试系统,对信号噪声比、稳定性、波形失真度以及横向振动比等进行了测试,对系统的机械共振频率进行了测量。结果表明所测参数均满足检定规程要求,该压电激励装置可用于振动传感器在线校准。     

基于联合振动试验系统的正弦加随机振动研究

提出联合振动试验系统,将液压振动台与电动台有效结合,并实现较大量级的正弦加随机振动。用液压台施加低频正弦激励,用电动台施加宽频随机激励,将正弦信号与随机信号有效分离,并分别用功率谱及频谱控制。设置弹性、阻尼单元,用以模拟台面至工件的传递特性,通过调整弹簧刚度及阻尼大小,使台面至工件及电动台的传递特性一致,以保护电动台。利用有限元软件Nastran仿真控制效果,将刚度、阻尼合理匹配后,电动台能较好跟踪工件运动。通过功率谱均衡方法有效控制随机振动试验,并在电动台输出端获得与目标谱较一致的功率谱。工件呈现出要求的正弦加随机振动,从而证明该系统的有效性。     

基于PPP-BOTDA技术的PBL剪力键群应变测试研究

为研究混合结构PBL剪力键群各剪力键的剪力传递,在开孔板界面摩擦效应测试中引入了光纤传感测试技术。阐述了PPP-BOTDA (Pulse-PrePump Brillouin Optical Time Domain Analysis)技术的测量原理,根据多中间层的剪滞理论,建立了基体-光纤间的应变传递模型,推导了表贴式光纤的应变传递公式,基于4个四排PBL剪力键群试件的静载破坏试验,实现了对PBL剪力键开孔钢板及混凝土应变的空间分布式测量,并对分布式传感光纤的应变传递进行了敏感性分析。测试结果及分析表明：在仪器的空间分辨率一定时,传感光纤的粘贴宽度、光纤护套的厚度对应变传递影响显著,粘结层胶体的剪切模量对应变传递影响不甚明显;对比剪力键试验中应变片与分布式光纤的应变数据,试验采用的两种光纤均具有良好的应变测量精度,试验结果与理论敏感性分析较为一致;基于PPP-BOTDA的分布式光纤测试方法,克服了传统应变片测试中的不足,在既定的光纤铺设工艺下,适用于结构的大应变、高精度、分布式测量。     

镀层材料对FBG传感器温度灵敏度的影响与研究

主要研究了金属镀层材料和镀层厚度对FBG传感器温度灵敏度的影响.从理论上根据弹性力学、光栅传感器理论并结合材料的物理属性求出FBG传感器温度灵敏度与镀层材料属性和厚度之间的关系.实验数据表明,金属材料和厚度理论变化曲线与实验变化曲线一致,并且FBG传感器灵敏度也提高了3～20倍.     

纳米多孔光波导漏模共振传感器的折射率灵敏度分析(英文)

在玻璃基片上射频溅射50 nm厚的金膜,然后利用TiO2胶体溶液在金膜表面制备了厚度约为320 nm的TiO2纳米多孔薄膜.以此双层膜为漏模光波导芯片,构建了基于Kretschmann结构的波长调制型光波导漏模共振(LMR)传感器.利用扫描电子显微镜(SEM)观测了TiO2纳米多孔薄膜的表面和横截面形貌.实验研究了在纳米多孔光波导中给定漏模的共振波长及折射率灵敏度与入射角的依赖关系.结果表明,随着入射角的增大,共振波长逐渐蓝移,折射率灵敏度随之下降.此外,与传统的表面等离子体共振(SPR)传感器进行了对比,结果表明在相同的共振波长下,纳米多孔光波导LMR传感器折射率灵敏度大于SPR传感器.     

点焊薄片应变传感器的数值分析与实验研究

工程实际中,许多现场环境不适合应变片的粘贴、密封、养护以及工期要求等,需要将应变粘贴、养护及密封工作提前到实验室进行.点焊薄片应变传感器能够保证焊接过程中不产生引起应变片损坏的热量.通过对电阻点焊和氩弧点焊两种薄片应变传感器进行试验研究和数值分析,证明了点焊薄片应变传感器具有很好的传递性能和疲劳性能,可以应用于复杂环境情况下的应变测量.     

半正弦脉冲激励下考虑易损件的正切型包装系统冲击特性研究

研究考虑易损件的正切型包装系统在半正弦脉冲激励下的冲击特性.建立二自由度非线性产品包装系统模型,得到冲击动力学方程并数值求解.提出适合描述考虑易损件的产品包装系统三维冲击谱新概念,并进一步讨论了频率比、脉冲激励幅值和系统参数对易损件冲击谱的影响规律,结果表明,频率比、脉冲激励幅值和系统参数对易损件冲击响应峰值影响显著,研究结论为产品包装设计提供科学依据.     

缓冲包装材料的冲击与振动测试研究

对缓冲包装的动态试验越来越得到人们的重视,文章主要阐述了近年来发展的关于缓冲包装材料的冲击和振动测试方法,同时,也指出这两种方法存在的一些问题。     

基于缩聚模态应变能与频率的结构损伤识别

在结构损伤识别中,测试振型往往是不完整的,这阻碍了结构损伤识别技术的应用效率。提出了一种采用缩聚应变能与频率相结合的损伤识别定性与定量方法。采用基于Neumann 级数展开的方法对有限元模型进行缩聚,定义了单元缩聚模态应变能,并证明了缩聚模态应变能的变化对损伤的敏感性;将单元缩聚应变能变化率作为标识量来识别损伤的位置;在损伤位置初步判定的基础上,采用特征值灵敏度法求解损伤程度。以一简支钢梁为例证明了所提出的方法。结果表明:在测量模态数据有误差的情况下也能较好地给出损伤识别结果。     

冲击荷载下基于埋入式光纤光栅传感器的混凝土动态应变测试

为实现冲击荷载下混凝土材料内动态应变的直接测量,研制了基于光纤Bragg光栅的混凝土光纤光栅应变传感器。将光纤光栅传感器埋入混凝土试件在SHPB装置上进行了冲击试验,由光纤传感器和粘贴于试件表面的电阻应变计分别测量了试件内和表面的动态应变。利用测量结果分析了混凝土在冲击荷载下的动态应力应变响应。对测量结果的分析和比较表明,采用埋入光纤传感器来实现混凝土结构内应变直接测量的方法可行、合理,研制的光纤光栅传感器适合于混凝土内动态应变测量,可更广泛地应用于混凝土、岩石等介质的动态性能试验及结构的动态响应测试中。     

双参数地基上圆(环)板非对称稳态振动的解析解

本文研究了双参数地基板的振动问题,并就不同的ω值获得了双参数地基上圆(环)板非对称稳态振动的解析解。最后,给出了算例,并对计算结果进行了讨论。