螺栓松动边界下纤维增强复合薄板的振动测试方法
发布时间：2021-12-22 14:06
提出了基于预埋压力传感器的量化测试方法,研究了螺栓松动边界对纤维增强复合薄板振动特性的影响。首先,自主设计并开发了带有预埋压力传感器的螺栓松动边界下复合薄板的振动测试系统,并详细介绍了系统各个部件的组成和功能;然后,归纳出一套合理、规范的松动边界下复合薄板的振动测试流程,并对HF10碳纤维/树脂复合薄板进行了实际测试。结果表明:随着螺栓松动程度的不断增加,复合薄板的固有频率逐渐降低,模态振型的节线位置也发生了不同程度的变化,但其阻尼结果呈现先增大后减小的趋势;而共振和非共振响应呈现先减小后增大的趋势。
【文章来源】：应用力学学报. 2020,37(01)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
螺栓松动边界下纤维增强复合薄板振动测试系统Fig.2Vibrationtestsystemoffiber-reinforcedcompositethinplateunderboltloosenessboundary
褂冒馐炙啥??栓，使得预埋的压力传感器的压力数值变为未松动前的90%、80%、70%，即在松动10%、松动20%和松动30%的状态下，依次获取纤维薄板的各阶固有频率、振型、阻尼和振动响应。需要注意的是，必须保证激光点的位置以及激励幅度与上述步骤中的情况对应相同，以尽可能降低其它干扰因素的影响。4螺栓松动边界对复合薄板振动特性的影响规律分析本章详细研究了不同螺栓松动条件对纤维增强复合薄板固有频率、振型和阻尼参数的影响程度及规律。为了考察整个实验过程中压力值的变化，图3给出了测试获得的压力传感器压力值随时间的变化图，表1和图4分别给出了不同螺栓松动边界条件下测试获得的复合薄板的各阶固有频率和模态振型结果，并与未松动状态下的测试结果进行了详细对比。同时，为了研究螺栓松动边界对复合薄板阻尼特性和振动响应的影响，图5给出了不同螺栓松动边界下各阶阻尼比的变化程度图，表2则给出了0.5g激励幅度下，复合薄板在一阶共振和160Hz对应的非共振状态下的振动响应测试结果。图3压力传感器的压力值随时间变化图Fig.3Thepictureofpressurevalueofpressuresensorchangingwithtime表1不同螺栓松动下纤维增强复合薄板的固有频率Tab.1Thenaturalfrequencyoffiber-reinforcedcompositethinplateunderdifferentboltloosenessboundary模态阶次(modalorder)固有频率(naturalfrequency)/Hz安装前未松动(noloosenessbeforeinstall)安装后未松动(noloosenessafterinstall)松动10%(looseness10%)松动20%(looseness20%)松动30%(looseness30%)143.843.842.542.342.0297.997.895.094.594
第1期徐忠浩，等：螺栓松动边界下纤维增强复合薄板的振动测试方法61第3阶振型(the3rdmode)第4阶振型(the4thmode)图4(a)螺栓未松动状态下的前四阶振型(thefirst4modalshapesofboltnolooseness)第1阶振型(the1stmode)第2阶振型(the2ndmode)第3阶振型(the3rdmode)第4阶振型(the4thmode)图4(b)螺栓松动10%状态下的前四阶振型(thefirst4modalshapesofboltlooseness10%)第1阶振型(the1stmode)第2阶振型(the2ndmode)第3阶振型(the3rdmode)第4阶振型(the4thmode)图4(c)螺栓松动20%状态下的前四阶振型(thefirst4modalshapesofboltlooseness20%)第1阶振型(the1stmode)第2阶振型(the2ndmode)第3阶振型(the3rdmode)第4阶振型(the4thmode)图4(d)螺栓松动30%状态下的前四阶振型(thefirst4modalshapesofboltlooseness30%)图4不同螺栓松动下纤维增强复合薄板的前四阶振型图Fig.4Thefirst4modalshapesoffiber-reinforcedcompositethinplateunderboltloosenessboundary图5不同螺栓松动条件下阻尼比的变化程度图Fig.5Variationdegreeofdampingratiounderdifferentboltloosenessconditions表2不同螺栓松动条件下的共振与非共振响应(m/s)Tab.2Theresponsesofresonantandnon-resonantunderdifferentboltloosenessconditions(m/s)响应(respond)未松动(nolooseness)松动10%(looseness10%)松动20%(looseness20%)松动30%(looseness30%)共振(resonant)0.10710.07010.09760.1327非共振(non-resonant)0.00270.00210.00230.00351)螺栓松动边界状态的改变会导致复合薄板固有频率降低，但若松动程度较小，固有频率降低的程度明显。例如，当松动程度为10%时，与未松动状态相比，固有频率下?
【参考文献】：
期刊论文
[1]纤维增强复合薄板非线性振动测试平台开发及应用[J]. 常永乐,李晖,杨雪峰,赵帆,李政泽. 中国工程机械学报. 2017(02)
[2]任意边界条件下正交各向异性薄板自由振动特性分析[J]. 史冬岩,王青山,石先杰,庄重. 上海交通大学学报. 2014(03)
[3]振动环境中螺纹连接结构松动故障的特征提取[J]. 沈金理,马晓建,魏静怡. 东华大学学报(自然科学版). 2013(06)
[4]C/SiC陶瓷基复合材料螺栓连接件的振动响应特性及防松性能[J]. 郝秉磊,殷小玮,刘小瀛,张立同,成来飞,李权. 复合材料学报. 2014(03)
[5]振动环境下螺纹连接松动的实验研究[J]. 张言,曾国英,赵登峰. 中国重型装备. 2010(03)
[6]机械螺栓连接状态监测和辨识方法研究进展[J]. 徐超,周帮友,刘信恩,张铎. 强度与环境. 2009(02)
[7]矩形薄板在不同边界条件下的固有振动分析[J]. 袁熙,李舜酩. 航空发动机. 2005(03)
[8]导弹支撑座连接螺栓松动故障诊断的实验研究[J]. 董广明,陈进,雷宣扬,宁佐贵,王东升,王雄祥. 振动、测试与诊断. 2005(03)
本文编号：3546522
【文章来源】：应用力学学报. 2020,37(01)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
螺栓松动边界下纤维增强复合薄板振动测试系统Fig.2Vibrationtestsystemoffiber-reinforcedcompositethinplateunderboltloosenessboundary
褂冒馐炙啥??栓，使得预埋的压力传感器的压力数值变为未松动前的90%、80%、70%，即在松动10%、松动20%和松动30%的状态下，依次获取纤维薄板的各阶固有频率、振型、阻尼和振动响应。需要注意的是，必须保证激光点的位置以及激励幅度与上述步骤中的情况对应相同，以尽可能降低其它干扰因素的影响。4螺栓松动边界对复合薄板振动特性的影响规律分析本章详细研究了不同螺栓松动条件对纤维增强复合薄板固有频率、振型和阻尼参数的影响程度及规律。为了考察整个实验过程中压力值的变化，图3给出了测试获得的压力传感器压力值随时间的变化图，表1和图4分别给出了不同螺栓松动边界条件下测试获得的复合薄板的各阶固有频率和模态振型结果，并与未松动状态下的测试结果进行了详细对比。同时，为了研究螺栓松动边界对复合薄板阻尼特性和振动响应的影响，图5给出了不同螺栓松动边界下各阶阻尼比的变化程度图，表2则给出了0.5g激励幅度下，复合薄板在一阶共振和160Hz对应的非共振状态下的振动响应测试结果。图3压力传感器的压力值随时间变化图Fig.3Thepictureofpressurevalueofpressuresensorchangingwithtime表1不同螺栓松动下纤维增强复合薄板的固有频率Tab.1Thenaturalfrequencyoffiber-reinforcedcompositethinplateunderdifferentboltloosenessboundary模态阶次(modalorder)固有频率(naturalfrequency)/Hz安装前未松动(noloosenessbeforeinstall)安装后未松动(noloosenessafterinstall)松动10%(looseness10%)松动20%(looseness20%)松动30%(looseness30%)143.843.842.542.342.0297.997.895.094.594
第1期徐忠浩，等：螺栓松动边界下纤维增强复合薄板的振动测试方法61第3阶振型(the3rdmode)第4阶振型(the4thmode)图4(a)螺栓未松动状态下的前四阶振型(thefirst4modalshapesofboltnolooseness)第1阶振型(the1stmode)第2阶振型(the2ndmode)第3阶振型(the3rdmode)第4阶振型(the4thmode)图4(b)螺栓松动10%状态下的前四阶振型(thefirst4modalshapesofboltlooseness10%)第1阶振型(the1stmode)第2阶振型(the2ndmode)第3阶振型(the3rdmode)第4阶振型(the4thmode)图4(c)螺栓松动20%状态下的前四阶振型(thefirst4modalshapesofboltlooseness20%)第1阶振型(the1stmode)第2阶振型(the2ndmode)第3阶振型(the3rdmode)第4阶振型(the4thmode)图4(d)螺栓松动30%状态下的前四阶振型(thefirst4modalshapesofboltlooseness30%)图4不同螺栓松动下纤维增强复合薄板的前四阶振型图Fig.4Thefirst4modalshapesoffiber-reinforcedcompositethinplateunderboltloosenessboundary图5不同螺栓松动条件下阻尼比的变化程度图Fig.5Variationdegreeofdampingratiounderdifferentboltloosenessconditions表2不同螺栓松动条件下的共振与非共振响应(m/s)Tab.2Theresponsesofresonantandnon-resonantunderdifferentboltloosenessconditions(m/s)响应(respond)未松动(nolooseness)松动10%(looseness10%)松动20%(looseness20%)松动30%(looseness30%)共振(resonant)0.10710.07010.09760.1327非共振(non-resonant)0.00270.00210.00230.00351)螺栓松动边界状态的改变会导致复合薄板固有频率降低，但若松动程度较小，固有频率降低的程度明显。例如，当松动程度为10%时，与未松动状态相比，固有频率下?
【参考文献】：
期刊论文
[1]纤维增强复合薄板非线性振动测试平台开发及应用[J]. 常永乐,李晖,杨雪峰,赵帆,李政泽. 中国工程机械学报. 2017(02)
[2]任意边界条件下正交各向异性薄板自由振动特性分析[J]. 史冬岩,王青山,石先杰,庄重. 上海交通大学学报. 2014(03)
[3]振动环境中螺纹连接结构松动故障的特征提取[J]. 沈金理,马晓建,魏静怡. 东华大学学报(自然科学版). 2013(06)
[4]C/SiC陶瓷基复合材料螺栓连接件的振动响应特性及防松性能[J]. 郝秉磊,殷小玮,刘小瀛,张立同,成来飞,李权. 复合材料学报. 2014(03)
[5]振动环境下螺纹连接松动的实验研究[J]. 张言,曾国英,赵登峰. 中国重型装备. 2010(03)
[6]机械螺栓连接状态监测和辨识方法研究进展[J]. 徐超,周帮友,刘信恩,张铎. 强度与环境. 2009(02)
[7]矩形薄板在不同边界条件下的固有振动分析[J]. 袁熙,李舜酩. 航空发动机. 2005(03)
[8]导弹支撑座连接螺栓松动故障诊断的实验研究[J]. 董广明,陈进,雷宣扬,宁佐贵,王东升,王雄祥. 振动、测试与诊断. 2005(03)
本文编号：3546522
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