表面阻尼处理结构阻尼性能的识别

　　1 引言

　　表面阻尼处理是一种提高结构阻尼、抑制共振、提高结构抗振降噪性能的有效方法,目前已广泛应用于航空航天、机械、交通运输以及轻纺等行业。在板壳类构件的表面施加阻尼涂层,可增加其损耗因子G,从而降低构件的振动np应力和噪声辐射,对抑制共振的效果尤为显著。根据阻尼材料的特点,表面阻尼处理主要应用于受弯曲振动为主的厚度不大的构件或薄壁零件,如梁类、管类、板类等结构件。

　　评价表面阻尼处理结构振动阻尼效果,主要是通过实验测试确定复合结构的阻尼损耗因子,常用的方法有:

　　(1)半功率带宽法 这种方法需要测出结构的频响函数,再根据固有频率和两个半功率点求得阻尼损耗因子。由于测试时所采用的FFT分析仪频率分辨率有限,所以很难准确测出这三个数据,因此测得的实际阻尼损耗因子不会有太高的精度。

　　(2)自由衰减法 这种方法需要测量结构受冲击激励后作自由衰减振动时的振幅,进而算出阻尼。该方法本身以及所采用的设备比较简单,精度不高,只适于定性分析。

　　以上方法虽易于实现,但测试精度难以满足工程实际需要。而其它方法由于需要昂贵的专用设备及实验条件,致使应用受到限制。本文提出了一种简便易行且精度上能满足工程需要的阻尼损耗因子测试识别方法,该方法在实际应用中取得了良好的效果。

　　2 测试试验

　　测试时,将做成振动梁形式的试件呈悬臂梁夹持在夹具上,并采用电磁激振器和涡流传感器,测试系统如图1所示。激振电信号由CF-920FFT分析仪产生,直接驱动激振器产生电磁激振力使试件振动,激振信号同时输入分析仪的A通道。涡流传感器将试件的振动位移转换成电信号,输入分析仪的B通道。利用分析仪对输入信号进行处理,获得系统的频响函数曲线,以便进一步计算阻尼损耗因子。

　　测试最初采用的激励信号是周期随机信号,它与常用的冲击激励信号相比激振能量稳定;与白噪声信号相比,克服了功率泄露的问题;与伪随机信号相比,克服了抗干扰能力差的问题。在通常情况下,周期随机信号被认为是一种较好的激振信号,但经实际激振试验,效果并不理想,相应的频响函数曲线和相干函数曲线(图2)的相干系数很差,频响函数曲线也不光滑。在固有频率附近进行细化后,其结果反而更差,如图3所示。为了解决这个问题,作者在激振时采用了正弦扫描方法,虽然测试时间稍长,但频域各点激振能量集中,故试验精度高。还可利用周期随机激励的结果确定扫描范围,节省测试时间,提高效率。测试结果曲线(见图4)与前面的试验曲线相比得到明显改善。