基于虚拟仪器的结构件阻尼特性测量研究

论文摘要

机械设备的发展使其动力越来越强,结构越来越轻巧,这就导致振动噪声问题日益严重。结构件阻尼特性定量研究能够为机械设备设计、生产提供很重要的设计参数。因此,结构件阻尼特性测试测量就成为减振降噪中意义重大的一环。本课题就是通过虚拟仪器开发结构件的阻尼特性测量系统。本文在计算振动系统的频响函数后,通过逆FFT得到了系统的单位脉冲自由衰减响应,采用1/3倍频程滤波器对衰减信号进行了频段的划分,然后使用了指数直接拟合和线性振级能量拟合法计算识别特定频带内的损耗因子。本课题通过采用指数振幅拟合和线性能量拟合阻尼测试方法,基于NI的虚拟仪器平台Labview,模块化开发出了损耗因子测量系统,该系统实时地显示了不同频带的衰减曲线,使用者可以通过选择计算时段来达到最佳的拟合效果,充分发挥了测试人员的经验作用,解决了阻尼识别中不能人工智能干预的问题。通过模拟仿真数据验证,该阻尼测量系统损耗因子计算精度高,测量结果准确可靠。本文设计并搭建了结构件阻尼测试试验平台,对简单结构件进行了阻尼特性测量,分别通过上述两种方法计算得到了1/3倍频程各个频段的损耗因子和结构件本身的固有频率,并给出了本软件的使用和试件阻尼特性的测量方法,为下一步使用该系统测量结构件阻尼特性提供了技术路线。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 振动
• 1.2 阻尼研究背景及其意义
• 1.3 国内外发展现状
• 1.4 本课题研究内容
• 第2章 振动基础与阻尼参数
• 2.1 振动阻尼参数描述
• 2.2 单位脉冲与频响函数
• 2.2.1 脉冲响应
• 2.2.2 频响函数估计
• 2.3 损耗因子阻尼识别
• 2.3.1 脉冲响应积分法
• 2.3.2 指数衰减法
• 2.4 本章小结
• 第3章 数据处理
• 3.1 数据采集
• 3.2 数据调理
• 3.2.1 滤波
• 3.2.2 频带划分
• 3.2.3 平滑与去脉冲
• 3.3 傅里叶变换与窗函数
• 3.3.1 傅里叶变换与频谱
• 3.3.2 能量泄漏与窗函数
• 3.4 数据拟合
• 3.5 本章小结
• 第4章 软件设计与编制
• 4.1 虚拟仪器介绍
• 4.1.1 虚拟仪器硬件系统
• 4.1.2 虚拟仪器软件系统
• 4.1.3 虚拟仪器开发平台
• 4.2 程序结构与功能
• 4.3 Labview 程序开发
• 4.3.1 数据采集子程序
• 4.3.2 阻尼测试系统主程序
• 4.4 模拟数据计算
• 4.5 本章小结
• 第5章 试验设计与测量
• 5.1 试验目的与意义
• 5.2 试验整体设计
• 5.3 系统组成、试验平台搭建
• 5.3.1 力锤选择与激励
• 5.3.2 传感器选择、定位、安装
• 5.3.3 电荷放大器与USB 数据采集仪
• 5.3.4 试件支撑方式
• 5.4 试验测试与数据分析
• 5.4.1 固有频率测量
• 5.4.2 损耗因子测量
• 5.5 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢