[发明专利]一种用于柔性结构的模态测试装置及模态测试方法

说明书

本申请属于振动测试技术领域，特别涉及一种用于柔性结构的模态测试装置及模态测试方法；模态测试装置包括：激振器；连杆，沿竖直方向固定在激振器输出轴的顶端；力传感器，通过球头铰装置连接至连杆的顶端，用于测量激励力；呈柔性板状的试验件，一端固定在试验区域内一固定点处，另一端的底面抵靠至力传感器的顶部；加速度传感器，设置在试验件上，用于测试响应信号。本申请的用于柔性结构的模态测试装置及模态测试方法，通过结合球头铰装置和力传感器，以消除连杆轴向刚度和弯曲刚度对结构测试结果的影响，且由于垂直轴向力对结构的影响较小，因此可以基本消除激振器连杆以及激振器的影响，提高测试结果尤其是对柔性结构的测试结果的精度。

技术领域

本申请属于振动测试技术领域，特别涉及一种用于柔性结构的模态测试装置及模态测试方法。

背景技术

在结构振动测试中，常常需要利用激振器对结构进行激励，激振器常采用连杆与结构连接，由于需要传递轴向力，因此需要连杆有较大的轴向刚度以及较小的侧向刚度以便传递力的过程中尽量降低连杆对测试结果的影响，但是对于连杆式的结构，侧向刚度不可能太小，因此对于结构的测试结果影响必然会存在，上述影响对于柔性结构的测试更加明显，会造成测试结果与真实值明显偏离，因此如果希望在地面振动试验中使用激振器激励柔性结构，则必须尽可能降低激振器及连杆的附加特性的影响。本发明提出一种降低激振器及连杆附加特性影响的方法，用于解决轻质柔性结构的模态测试。

发明内容

为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种用于柔性结构的模态测试装置及模态测试方法。

第一方面，本申请公开了一种用于柔性结构的模态测试装置，包括：

激振器，所述激振器具有输出轴，用于提供轴向的激励力，其中，所述激振器固定设置在试验区域内的水平地面上，其输出轴沿竖直方向设置；

连杆，所述连杆沿竖直方向设置，其底端固定连接至所述激振器输出轴的顶端；

力传感器，所述力传感器的底部通过球头铰装置连接至所述连杆的顶端；

呈柔性板状的试验件，所述试验件的上下表面与所述水平地面平行，其一端端部与试验区域内一固定点进行固定，其远离所述固定点的一端的底面抵靠至所述力传感器的顶部，其中，所述力传感器用于对所述试验件上实际的激励力进行测量；

加速度传感器，所述加速度传感器设置在所述试验件上，用于测试所述试验件的响应信号。

根据本申请的至少一个实施方式，所述球头铰装置包括：

球头，所述球头固定连接至所述连杆的顶端，所述球头直径大于所述连杆直径；

下盖，所述下盖中心处设置有连杆通孔，所述连杆的顶端由下至上穿过所述连杆通孔后与所述球头固定连接，其中，所述连杆通孔的直径大于所述连杆的直径，小于所述球头的直径；

上盖，所述上盖适配扣合在所述下盖顶部上，且相扣合的所述上盖和下盖之间成型有与所述球头相适配的球形容纳腔，所述球头转动设置在所述球形容纳腔中，另外，所述上盖的顶部与所述力传感器的底部固定连接。

根据本申请的至少一个实施方式，所述上盖和下盖呈圆盘状，其中

在所述上盖的面向所述下盖的一侧，凹陷设置有截面呈弧形的第一凹槽；

在所述下盖的面向所述上盖的一侧，凹陷设置有截面呈弧形的第二凹槽，且所述连杆通孔与所述第二凹槽连通；

所述第一凹槽与所述第二凹槽构成所述球形容纳腔。

根据本申请的至少一个实施方式，所述球头铰装置还包括螺栓孔和相适配的螺栓，所述螺栓孔沿轴线方向开设在相扣合的所述上盖和下盖上，并通过螺栓将所述上盖和下盖进行固定，其中，所述螺栓孔和螺栓的数量为多个，沿着周向均匀分布在所述连杆通孔周围。