[发明专利]一种机械结合面法向基础特性参数测试装置与方法

权利要求书

1.一种机械结合面法向基础特性参数测试方法，利用一种机械结合面法向基础特性参数测试装置，其结构是：在箱体顶板中心位置开有上定位孔，该上定位孔中固定有定位套，定位套向上固定安装有激振杆，定位套向下通过力传感器与上试件连接；上试件下端面与下试件上端面之间形成目标结合面A；下试件放置在托座上端面的园柱形凹槽中，托座的园柱形凹槽对下试件进行定位，托座下端头伸进套筒内腔中，套筒固定在箱体中间板中心位置的下定位孔中；在上试件上安装有非接触微位移传感器和加速度计一，在下试件上安装有加速度计二；所述的箱体的上定位孔与下定位孔同轴；所述的套筒内腔的下部通过螺纹安装有螺杆，螺杆上端面与托座下端头之间接触面设置有钢球，

依赖于上述的机械结合面法向基础特性参数测试装置，其特征在于，本方法按照以下步骤实施：

建立如下关系式：

式(1)中，α、β为实验系数，简称结合面法向静态基础特性参数，

通过式(1)，由面压P_n对变形λ_n求导获得如下的结合面的法向静刚度K_n与面压P_n的关系式：

式(2)中，c、m为系数，

列出如下动力学方程式：

其中，f为外界激振力，通过力传感器测得；f_n为结合面法向动态力；m为上试件的质量；为上试件的振动加速度，由加速度计一测得；c_n为结合面法向阻尼；k_n为结合面法向动刚度；为结合面A的振动速度，x_n为结合面A的振动位移；当外界激振力f为简谐力时，则令：

f_n＝F_ncosωt (5)

其中，F_n为结合面法向动态力的幅值；ω为激振频率；t为时间变量；x_n为结合面法向振动位移；X_n为结合面法向振动位移的幅值；为结合面法向振动位移x_n与结合面法向力f_n之间的相位差，

由式(6)得到结合面法向振动速度

将式(5)、(6)、(7)带入式(4)中，得到单位面积结合面动刚度及阻尼计算公式：

式(9)中，

式(10)中，F为外界激振力f的幅值；S为目标结合面的面积，

从式(8)、式(9)、式(10)看出，上试件的质量m和激振频率ω已知，通过加速度计一测得，外界激振力幅值F通过力传感器测得；结合面振动位移X_n通过非接触微位移传感器测得；通过f_n相对于f的相位差及x_n相对于f的相位差来求得；由式(8)计算出单位面积结合面法向动刚度，同时由式(9)计算出单位面积结合面法向阻尼。