Способ исследования потерь энергии при колебаниях образцов листов материалов Советский патент 1992 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при определении виброакустических характеристик листовых материалов, применяемых, например, в конструкции обшивки кабины и кузова карьерных, шагающих и гидравлических экскаваторов, буровых установок и других машин.

Известен способ измерения виброакустических характеристик листовых материалов, в частности потерь энергии при колебаниях, согласно которому испытываемый листовой материал, расположенный горизонтально, .прижимают грузами к неподвижному основанию и возбуждают из- гибные колебания с помощью вибратора, снабженного толкателем, воздействующим на листовой материал. Толкатель вибратора устанавливается в центре передающей оболочки и генерирует колебания, которые передаются на исследуемый листовой материал. Коэффициент затухания в этом случае получают по измеренному ускорению звука, распространяющемуся в точке возбуждения и листовому материалу.

Недостатком данного способа является снижение точности измерений виброакустических характеристик листовых материалов вследствие нарушения формы механических колебаний, передаваемых образцу из-за действия силы тяжести, а расположение толкателя вибратора в центре симметрии листового материала приводит к большой неоднородности вибрационного поля листового материала. Кроме того, часть вибрации может передаваться на неподвижное основание, в котором размещается

образец, что также вносит погрешность в результаты измерений,

Известен также способ исследования потерь энергии при колебаниях образца листового материала, по которому образец в виде прямоугольной пластины устанавливают вертикально, закрепляют по краям, возбуждают изгибные колебания пластины, прикладывая к ней возбуждающее усилие в одной точке, и измеряют вибрацию пластины.

В этом случае зажим исследуемого образца осуществляется по контуру его с помощью четырех пар зажимных планок, образующих прямоугольный контур, а возбудитель колебаний пластины воздействует на нее в центре. Соединение плиты для установки зажимных планок с несущей конструкцией посредством виброизолирующего подвеса позволяет исключить передачу вибрации на неподвижное основание и, следовательно, несколько повысить достоверность результатов исследований.

Недостаток такого способа заключается в том, что вибрации подводятся к центру образца, вследствие чего вибрационное поле, возникающее при этом в пластине, становится менее однородным из-за влияния зоны возбуждения в центре пластины. Влияние такой зоны велико по причине более низкой жесткости центра пластины, чем ее краев и тем более углов. Вследствие влияния зЬны возбуждения искажается точность определения излучаемой пластиной акустической энергии. Наличие четырех зажимов по краям пластины увеличивает вклад в излучение полосовых мод, что также искажает результаты измерений. Если закрепить пластину только по верхнему и нижнему краям, то точность измерений также повысится.

Целью изобретения является повышение достоверности результатов исследования путем приближения вибрационного поля пластины к однородному.

С этой целью согласно способу исследования потерь энергии при колебаниях образцов листового материала, по которому образец в виде прямоугольной пластины устанавливают вертикально, закрепляют по краям, возбуждают изгибные колебания пластины, прикладывая к ней возбуждающее усилие в одной точке и измеряют вибрацию пластины, при этом пластину закрепляют по верхнему и нижнему краям, а колебания возбуждают широкополосным случайным усилием, прикладываемым в одном из нижних углов пластины.

На фиг. 1 показана схема стенда для осуществления способа; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг. 1.

На опорной плите 1 жестко закреплены три нижних зажима 2 и рама 3, на верхней перекладине которой установлены три верхних зажима 4. Для увеличения жесткости

рама снабжена подкосом 5. Каждый зажим состоит из неподвижной губки 6 и подвижной губки 7 с винтом 8. Верхние и нижние зажимы расположены симметрично относительно общей вертикальной оси 00. На пли0 те 1 установлен также вибратор 9 с толкателем 10. Опорная плита 1 подвешена при помощи упругих подвесов, выполненных, например, из проволочных канатов 11, соединенных в нижней части с резиновыми

5 шнурами 12 и вверху с неподвижной несущей конструкцией 13. Толкатель расположен в точке D или В, смещенной в сторону от оси 00 и расположенной у крайнего нижнего зажима.

0 В зажимах вертикально устанавливается испытуемый листовой материал 14, который закрепляется в них с помощью винтов 8 через упругие прокладки 15. Толкатель 10 вибратора приводится в соприкосновение с

5 листом 14, после чего листу через толкатель от вибратора 9 сообщаются механические колебания. При этом в листе 14 образуется вибрационное поле и он начинает излучать шум. Регистрируя одновременно вибрации

0 и этот шум, можно судить о виброакустических характеристиках материала.

Для того, чтобы обеспечить высокую точность измерения виброакустических характеристик, необходимо, чтобы поле виб5 раций было однородным, а форма подводимых колебаний неизменна и не зависела содействия силы тяжести.

Поскольку сам вибратор 9 генерирует колебания одинаковой формы, то при верти0 кальном закреплении листового материала действие силы тяжести не оказывает влияния на форму подводимых к образцу колебаний.

В то же время установлено, что степень

5 однородности вибрационного поля в листе 14 зависит от точки подвода колебаний. Наибольшая однородность достигается при подводе колебаний в одном из нижних углов листа, как это можно видеть из следующего

0 примера.

После закрепления листа на стенде, изображенном на фиг. 1 и 2, в 10 точках, отмеченных знаком +, разместили акселерометры. Поочередно в каждой точке задавали

5 30%-ную полосу вибраций со среднегеометрической частотой 125 Гц, вырезанную из розового шума. В остальных точках фиксировали уровни виброскорости.

В таблице приведены разбросы уровней виброскорости по поверхности листового материала для точки D подвода вибраций, лежащей в нижнем правом углу образца, и точки Е, расположенной в центре.

Как видно из таблицы, при подводе вибрации в точке D, лежащей в нижнем углу листового материала, разброс уровней виброскоростей по его поверхности не превышает 2 дБ и поле вибрации приближается к диффузному, что является необходимым условием точного определения виброаку- стических характеристик образца энергетическим методом.

Аналогичный результат получен при подводе вибрации в точке В. В то же время при подводе вибраций в центре образца (точка Е) разброс колебаний достигает 5 дБ, что свидетельствует об увеличении неоднородности вибрационного поля образца. Сходные результаты были получены при приложении вибраций в точках С, О, F, Н, Ки1.

Упругие прокладки ослабляют уровень вибраций, передающихся с листового материала на верхние и нижние зажимы. Массивная опорная плита 1 имеет входной импеданс, значительно больший, чем у листового материала и вибратора, поэтому слабо возбуждается звуковыми вибрациями. Подвешивание этой плиты на упругих под

весах исключает передачу вибраций на неподвижное основание.

Таким образом предлагаемый способ исследования потерь энергии при колебаниях образцов листового материала позволяет наряду с устранением влияния силы тяжести на характер воздействия вибратора на листовой материал повысить однородность вибрационного поля, возбуждаемого в образце, что в свою очередь увеличивает достоверность результатов исследований.

Формула изобретения Способ исследования потерь энергии при колебаниях, образцов листов материалов, по которому образец в виде прямоугольной пластины устанавливают вертикально, закрепляют по краям, возбуждают изгибные колебания пластины, прикладывая к ней возбуждающее усилие в одной точке, и измеряют вибрацию пластины, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов исследования за счет приближения вибрационного поля пластины к однородному, пластину закрепляют по верхнему и нижнему краям, а колебания возбуждают широкополосным случайным усилием, прикладываемым в одном из нижних углов пластины.

О)

2

т г

v

1

ч

ч

ч

ч

ч ч ч

ч ч ч ч ч ч ч ч

ч ч

ч

ч ч ч

ч

S

Изобретение относится к исследованию виброакустических характеристик листовых материалов и обеспечивает повышение достоверности результатов исследования за счет приближения вибрационного поля пластины к однородному. Исследование потерь энергии при колебаниях образцов листового материала производится путем точечного возбуждения изгибных колебаний образца в виде прямоугольной пластины, закрепленной по краям, и измерения вибрации пластины. Для создания близкого к однородному вибрационного поля пластины ее закрепляют по верхнему и нижнему краям и возбуждают колебания широкополосным случайным усилием, прикладываемым в одном из нижних углов пластины. 2 ил.