隔天测量的结果看起来不同,怎么回事?

某天做的测量与另一天的测量看起来不同,这是怎么回事?
让我们来考察这个测量,以说明发生了什么。

过去我们已讨论了许多不同的测量问题,但这个问题的确值得重视。当然,从一天到另一天,或者从一小时到另一小时,甚至从一周到另一周的测量总是会有差异,这些生活中的典型细微差异在我们进行结构测试时也是存在的,这是正常的变化。但是,你展示给我的这些测量完全不同于我们正常看到的变化。在这次特定的测量中,在低频段变化很微小,但在高频段变化相当显著。因此,让我们仔细考察这次测量,以探究到底发生了什么。我们主要跟踪的是测试的固定装置,它在这些测量中可能起到了非常重要的作用。

测试对象是一块小型的风机叶片。测试的叶片处于“夹紧”状态。叶片自身重量小于2磅,安装在800磅的光学平台上。光学平台足够大,能充分用于模拟叶片的“夹紧”状态。实际上,有一个可用的分析模型,从这个模型中能够提取到处于“夹紧”状态的叶片模态。然而,分析模型从来都不是完美的,它只能算是一种近似。对于这类简单结构的模型,我们希望能得到相当精确的结果。

因此,首先要获得安装在光学平台上的叶片的频响函数。对这个结构采用法向锤击测试,激励和响应用FFT分析进行测量。叶片通过一个固体安装块和一些螺杆固定在光学平台上。安装块(作为垫片)位于叶片和光学平台之间,螺杆固定它们。固体安装块是必须有的,起到了垫高叶片的作用,当叶片发生弯曲变形时,不至于受到光学平台的干涉。

总的说来,这些频响测量看起来是可接受的,相干也是可接受的。频响函数如图1所示,图1中还包含了一张测试设置照片。频响函数的低频部分我们不关心,因此,这部分被测试照片遮挡起来了。

图1 周五的FRF和测试设置

第一次的测量似乎是可接受的。这次的测量是在周五下午进行的,下一周进行其他一些测试。好的做法是下周一上午再次进行剩余部分的测量。第二次测量总的说来也是可接受的。频响函数如图2所示,图2中还包含了第二次测试的现场照片。由于不关心低频段的频响,因此现场测试照片遮挡了低频段部分。

图2 周一的FRF和测试设置

但周一上午进行的测量看起来不同于周五进行的测量。周五测量时,一些测试人员由于不小心,被伸出的固定螺杆刮伤了头部。图3给对了两次测量的比较。

图3 比较周一和周五的测量

幸运的是,有人注意到了这些显著的不同,因而决定停止测试,以确定什么原因引起了显著的差异。图3中清楚地表明了在低频段模态本质上是相同的,存在的差异也是正常的变化。但在高频段却差异显著,宛如对不同的测试对象进行的测量。

显然,第一印象会直接指向用于固定叶片到光学平台的固定装置。但是检查联接、拧紧和装配后,没有发现任何可感觉的不同。

因此,当我第一眼看到这个测量时,我立即怀疑两次测试中可能存在一些不同,可能是一些类型的调谐吸振器效应引起的差异。我为什么会得出这样的结论,是因为在低频段,只存在一般意义上的频率移动,这可能就是调谐的吸振器效应引起的。

因此,在进行了一些侦察工作和询问了一些有关于两次测试不同的基本问题之后,有关这个问题的一些想法出现了。再询问了几个问题和对测试设置照片进行了更仔细的检查后,一件事情引起了我的注意。

原来实验室负责人非常注重安全,三根从叶片和固定块中伸出的螺杆容易引起一些伤害。如果有人围着测试设置不小心,就可能被伸出的螺杆刮伤。因此,作为预防,实验室负责人使用了一些软泡沫安装在长螺杆顶部。(这些泡沫本质上是一些软的包装泡沫,你可以在电子产品的包装箱中找到,质量非常轻,无论什么情况下也不存在结构效应。)但是…

泡沫的确非常非常轻,但是安装在长螺杆的顶部,它改变了悬臂螺杆的模态。说来也奇怪,悬臂螺杆移动后的频率刚好与叶片的某阶固有频率重合。这样一个传统的调谐吸振器效应使得一个模态分裂成了两个模态(见图3红色曲线的第5阶模态)。毫无疑问,这个效应是非常显著的。

如果你不相信这个可能发生和这个是问题的真正原因,你可以再次测试这个结构五次以上,测试过程中使用和不使用小型包装泡沫在螺杆顶部,这样每次试验就可以复制从周五到周一所做的试验了。

因此,原则是任何动力学测试中的固定装置对测试数据都有影响。在这个例子中,这个影响对叶片的第5阶模态影响非常显著。所有的动力学测试,必须仔细检查任何固定装置。你不知道测试中会发生什么状况。如果你还有模态分析其他问题,请咨询我。

注:翻译自Peter Avitabile《Modal Space - In Our Own Little World》

本文转自:隔天测量的结果看起来不同,怎么回事?

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