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选择正确的模态力锤

选择正确的模态力锤

  • 分类:专家答疑
  • 作者:
  • 来源:
  • 发布时间:2017-02-14 00:00
  • 访问量:23

【概要描述】问题:

我要进行一个模态试验来确定被测试件的动态特性。是否有一些规则可以帮助我根据例如试件尺寸和重量来选择正确的模态力锤?

选择正确的模态力锤

【概要描述】问题:

我要进行一个模态试验来确定被测试件的动态特性。是否有一些规则可以帮助我根据例如试件尺寸和重量来选择正确的模态力锤?

  • 分类:专家答疑
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  • 发布时间:2017-02-14 00:00
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问题:

我要进行一个模态试验来确定被测试件的动态特性。是否有一些规则可以帮助我根据例如试件尺寸和重量来选择正确的模态力锤?

回答:

没有固定的规则可明确指出哪一种模态力锤是最适合进行此试验的。但是在选择模态力锤之前,一些必须要考虑的因素有:

因素1. 频率带宽

使用模态力锤进行的模态试验是基于对试件提供冲击,从而产生宽的频率带宽上的振动。所激发振动的频率带宽取决于冲击持续时间。脉冲宽度越窄,所激发的频率越高。冲击持续时间可以通过安装不同刚度的特殊锤头来改变。使用相同的能量敲击试件时,带有不同锤头的模态力锤可激发多种频率带宽(锤头越软,脉冲越宽,所激发的频率带宽越窄)。

最终的脉冲持续时间,在某些情况下,还取决被敲击试件的刚度。当使用硬锤头时,冲击能量分布在宽的频率带宽,这意味着该激励的功率谱密度在某些情况下可能是低的,甚至太低而不能激发试件振动模态/共振。在这种情况下,我们可能尝试更用力的敲击被测结构件,通过更大幅度的摆动或通过安装一个锤头增量来增加锤子的重量。不幸的是这种方法也可能增加IEPE力传感器饱和的风险。因此,在某些情况下,可考虑换用具有更大测量量程的力锤。另一种方案是应用一个软的锤头,这导致冲击能量集中在较低频率(后续部分讨论)。

因素2. 脉冲的幅值

所使用的锤头类型对冲击脉冲的形状有极大影响——不仅脉冲的持续时间而且幅值。下图表示使用不同锤头和相同能量应用于试件得到力脉冲曲线。

使用硬质锤头可能意味着使用具有高测量范围力传感器的模态力锤。较低测量范围的力传感器可能限制硬质锤头的使用,不能激发高频振动。

因素3. 力锤重量和冲击能量

测试对象各种形状和重量以及其他性能如刚度或阻尼要求不同参数的力脉冲作为合适的激励。相对于大型对象,通常小型紧凑对象往往具有更高的共振频率,要求所激发的冲击能量更小。因此为了以尽可能低能量激发小型结构物,需要短的持续力。可以使用小型或中型力锤提供这样的脉冲,如Endevco 2301型力锤或Endevco 2302系列力锤。大型结构物要求更高能量冲击,很可能集中在低频带宽。这种情况,带有软或中刚度的锤头的大型力锤更适合于提供所需的力脉冲激励,如Endevco 2303 2304 2305型力锤。

因素4. 测试重复性

为了能够提供所需参数的机械激励,我们需要在不同的力测量范围、锤头和力锤重量之间做出选择。在模态试验的实践中,由操作者执行的力锤冲击是因人而异的,在冲击能量和所激发的振动的频率带宽方面,以及冲击的角度。正因如此,在实际测量中通常做法是对几次结果做平均。目的是在特定的测量中获得高质量、可重复、尽可能相似的数据结果。

模态力锤有多种重量可选,这样操作者可提供不同能量的力冲击而不必有很大的摆动,大摆动中锤头冲击结构的力和角度的控制是困难的。

下表列出Endevco力锤型号和最典型应用:

Endevco 型号

测量范围
lbfN

锤头重量

频率范围(最大值)
Hz

应用

2301

50 (220)

2

-

电路板、电子器件、微型涡轮叶片、小型机器零件

2302-100

50 (220)

100

8000

轻型减振框架、焊接件

2302-10

500 (2200)

100

8000

机械零部件、汽车零部件、电机及其零部件

2302-50

100 (445)

100

8000

汽车车架、发动机、电机

2302-5

1000 (4448)

100

8000

汽车车架、发动机、电机、大型焊接件

2303

5000 (22240)

454

10000

汽车车架(卡车、火车)、工业泵电机及其大型结构件

2304

5000 (22240)

1362

10000

机械基础、坦克、钢结构

2305

5000 (22240)

5448

15000

重基础、船舶、建筑、阻尼结构(铆钉结构)

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