[发明专利]金属转盘高速旋转下的模态试验装置及模态试验方法

说明书

本发明提供了一种金属转盘高速旋转下的模态试验装置及模态试验方法，其中，金属转盘高速旋转下的模态试验装置，包括：模态控制采集器；激光测振仪，激光测振仪与控制采集器电连接，并对转盘进行测振；非接触激振器，非接触激振器与控制采集器电连接，并可对转盘施加激振力。本发明的技术方案有效地解决了现有技术中转盘在高速旋转的状态下不能准确获取模态参数并进行疲劳寿命评估的问题。

技术领域

本发明涉及转动结构模态试验的技术领域，具体而言，涉及一种金属转盘高速旋转下的模态试验装置及模态试验方法。

背景技术

随着航空航天技术的不断发展，载人登月工程、空间站建设和国产大飞机研制等需求日益紧迫，运载火箭和飞机的发动机中含有大量的转动部件，在飞行器研制和飞行过程中发动机的各类转盘在长期高速旋转下容易发生断裂失稳等问题。为了解决上述问题并提高发动机转盘的可靠性，必须获取转盘在高速旋转下的模态参数，准确的模态参数可以为转盘结构优化设计、振动环境适应性和疲劳寿命评估提供数据支撑。

转盘静止状态和转动状态下的模态参数是有差别的，并且转速不同模态频率也不同，特别是转动下的行波模态是转盘进行动强度计算、优化设计和疲劳分析的重要参数。以往的转盘模态试验中大部分是采用静止状态进行试验，获取的是转盘静止状态模态参数。在少量的转盘或发动机叶片转动状态模态试验中，大多采用的是力锤激励或者自身工作激励等方式，振动测量采用的是电子滑环搭配普通传感器进行，上述方法存在很多不足，力锤激励使得转速受到一定限制，转动下的行波模态不能准确按相位关系进行激励，工作激励方法经常会遗漏重要模态；传统的测量方法对转动部件有附加质量的影响，一定程度上影响模态识别的精度，电子滑环系统也比较复杂，增加了试验难度，降低了振动测量可靠性。因此传统的方法对转盘在转动状态下的前后行波模态识别精度不高，并且存在重要模态参数无法获取的问题。

发明内容

本发明提供了一种金属转盘高速旋转下的模态试验装置及模态试验方法，解决了现有技术中转盘在高速旋转的状态下不能准确获取模态参数并进行疲劳寿命评估的问题。

根据本发明的一方面，提供了一种金属转盘高速旋转下的模态试验装置，包括：模态控制采集器；激光测振仪，激光测振仪与控制采集器电连接，并对转盘进行测振；非接触激振器，非接触激振器与控制采集器电连接，并可对转盘施加激振力。

进一步地，激光测振仪为多个，多个激光测振仪测量转盘的不同部位。

进一步地，非接触激振器为多个，多个非接触激振器与转盘的不同位置相对应设置。

进一步地，模态试验装置还包括功率放大器，功率放大器设置在多个非接触激振器和模态控制采集器之间。

根据本申请的另一方面，还提供了一种金属转盘高速旋转下的模态试验方法，模态试验方法采用上述的模态试验装置，模态试验方法包括如下步骤：确定激振参数和测量参数；进行试验准备；静止状态驻波模态测量；转盘转动；行波共振激励和响应测量；试验系统撤收。

进一步地，确定激振参数和测量参数包括行波共振条件的实质是多点激振力的空间分布特性需与轮盘结构系统固有模态振型特性相吻合，因此要想激起纯净的最大的行波共振，除激振频率与固有频率相等外，激振点的选取，激振力幅值，相位还需要满足特定的配合关系。