基于简支梁的材料阻尼测量装置及方法

本发明涉及阻尼测量领域，尤其涉及一种基于简支梁的材料阻尼测量装置及方法。

背景技术：

1、阻尼系数是材料的重要性能参数之一，对于结构振动特性有关键影响，进而影响结构的安全性和舒适性。准确地测量各种材料的阻尼系数，对于指导结构设计具有重要意义。基于简支梁的阻尼测量方法是阻尼测量中比较合适的一种方法，结合频响曲线或者振动位移分布曲线即可依据相关理论计算出阻尼系数。现有的阻尼测量装置结构较复杂，且结果也不够准确。

技术实现思路

1、为解决以上问题，本发明提供一种基于简支梁的材料阻尼测量装置及方法，能够方便快捷地对简支梁施加激励并测量简支梁的振动参数，从而计算出阻尼系数。

2、本发明采用的技术方案是：一种基于简支梁的材料阻尼测量装置，其特征在于：包括激振器、传感器、基板、单铰支架和双铰支架，所述基板水平设置，所述单铰支架竖直设置，下端固定在基板上，上端与试样的一端铰接；所述双铰支架竖直设置，下端铰接在双铰支架底座上，上端与试样的另一端铰接；所述双铰支架底座设置在基板上，能够沿所述基板上的第一滑轨水平移动，进而调整单铰支架和双铰支架之间的距离；

3、所述激振器设置在试样下方，固定在激振器支架上端；所述激振器支架下端设置在基板的第一滑轨上，所述激振器支架能够在第一驱动机构的带动下，沿第一滑轨水平移动，从而带动激振器在试样下方移动；

4、所述传感器设置在试样上方，位置与激振器相对应；所述传感器固定在传感器支架上端，所述传感器支架下端设置在第二滑轨上，所述传感器支架能够在第二驱动机构的带动下，沿第二滑轨水平移动，从而传感器在试样上方移动。

5、作为优选，所述第一驱动机构包括第一驱动电机和第一丝杆，所述第一驱动电机固定在基板上；所述第一丝杆一端与第一驱动电机连接，另一端依次穿过单铰支架、激振器支架和双铰支架与第一支座连接；所述第一支座固定设置在第一滑轨的端部，所述第一丝杆通过丝杆螺母副与激振器支架连接传动。

6、作为优选，所述第二滑轨水平设置，且与基板垂直。

7、作为优选，所述第二驱动机构包括第二驱动电机和第二丝杆，所述第一驱动电机固定在基板上；所述第二丝杆一端与第一驱动电机连接，另一端穿过传感器支架与第二滑轨端部的第二支座连接；所述第二丝杆通过丝杆螺母副与传感器支架连接传动。

8、作为优选，所述单铰支架下端通过螺栓固定于基板上，上端通过轴承与试样相连。

9、作为优选，所述双铰支架下端通过轴承与双铰支架支座相连，上端通过轴承与试样相连。

10、作为优选，所述试样由可自持的待测材料组成。

11、作为优选，所述试样由不可自持的待测材料与基梁复合而成，基梁为钢或铝。

12、本发明的一种基于简支梁的阻尼测量方法，包括以下步骤：

13、s1、制备测量试样：对于可自持的材料，将材料制备成为条状；对于不可自持的材料，则将其制备为条状并与尺寸相当的基梁贴合粘接成为复合试样；调整条状试样尺寸，使其能安装在试样支架上；

14、s2、安装试样：通过调整双铰支架底座在第一滑轨上的位置，调整单铰支架与双铰支架之间的距离；调整到位后，将s1中制备的试样安装在单铰支架与双铰支架之间；

15、s3、调整激振器、传感器与试样的间距，使得激振器和传感器工作在合适的工况；

16、s4、启动电脑端控制软件，将激振器和传感器归位至滑轨一端，用于初始定位；将试样长度输入控制软件；

17、s5：在控制软件中选择测量方案，由软件控制驱动电机分别驱动激振器和传感器移动，并测量所需数据。

18、本发明取得的有益效果是：现有的阻尼测量方案通常基于悬臂梁或自由梁，其中悬臂梁振动理论较为复杂，自由梁则在位移、振速测量上存在不便。本发明基于简支梁进行阻尼测量，在简化计算的同时，实现准确的位移、振速测量，并使用步进电机驱动激振器与传感器，实现阻尼参数测量的自动化，简化了操作步骤，提高了测量效率。

技术特征：

1.一种基于简支梁的材料阻尼测量装置，其特征在于：包括激振器(14)、传感器(15)、基板(3)、单铰支架(5)和双铰支架(11)，所述基板(3)水平设置，所述单铰支架(5)竖直设置，下端固定在基板(3)上，上端与试样(13)的一端铰接；所述双铰支架(11)竖直设置，下端铰接在双铰支架底座(8)上，上端与试样(13)的另一端铰接；所述双铰支架底座(8)设置在基板(3)上，能够沿所述基板(3)上的第一滑轨(6)水平移动，进而调整单铰支架(5)和双铰支架(11)之间的距离；

2.根据权利要求1所述的基于简支梁的材料阻尼测量装置，其特征在于：所述第一驱动机构包括第一驱动电机(2)和第一丝杆(4)，所述第一驱动电机(2)固定在基板(3)上；所述第一丝杆(4)一端与第一驱动电机(2)连接，另一端依次穿过单铰支架(5)、激振器支架(7)和双铰支架(11)与第一支座(9)连接；所述第一支座(9)固定设置在第一滑轨(6)的端部，所述第一丝杆(4)通过丝杆螺母副与激振器支架(7)连接传动。

3.根据权利要求1所述的基于简支梁的材料阻尼测量装置，其特征在于：所述第二滑轨(18)水平设置，且与基板(3)垂直。

4.根据权利要求1所述的基于简支梁的材料阻尼测量装置，其特征在于：所述第二驱动机构包括第二驱动电机(1)和第二丝杆(19)，所述第一驱动电机(1)固定在基板(3)上；所述第二丝杆(19)一端与第一驱动电机(1)连接，另一端穿过传感器支架(16)与第二滑轨(18)端部的第二支座(10)连接；所述第二丝杆(19)通过丝杆螺母副与传感器支架(16)连接传动。

5.根据权利要求1所述的基于简支梁的材料阻尼测量装置，其特征在于：所述单铰支架(5)下端通过螺栓固定于基板(3)上，上端通过轴承与试样(13)相连。

6.根据权利要求1所述的基于简支梁的材料阻尼测量装置，其特征在于：所述双铰支架(11)下端通过轴承与双铰支架支座(8)相连，上端通过轴承与试样(13)相连。

7.根据权利要求1所述的基于简支梁的材料阻尼测量装置，其特征在于：所述试样(13)由可自持的待测材料组成。

8.根据权利要求1所述的基于简支梁的材料阻尼测量装置，其特征在于：所述试样(13)由不可自持的待测材料与基梁复合而成，基梁为钢或铝。

9.一种基于简支梁的阻尼测量方法，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及一种基于简支梁的材料阻尼测量装置及方法，该测量装置，包括激振器、传感器、基板、单铰支架和双铰支架，单铰支架下端固定在基板上，上端与试样铰接；双铰支架下端铰接在双铰支架底座上，上端与试样铰接；单铰支架和双铰支架之间的距离可调；激振器和激振器支架能够在第一驱动机构的带动下，沿第一滑轨水平移动，从而带动激振器在试样下方移动；传感器和传感器支架能够在第二驱动机构的带动下，沿第二滑轨水平移动，从而传感器在试样上方移动。本发明基于简支梁进行阻尼测量，在简化计算的同时，实现准确的位移、振速测量，并使用步进电机驱动激振器与传感器，实现阻尼参数测量的自动化，简化了操作步骤，提高了测量效率。

技术研发人员：赵晓宇,林永水
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11