試驗(yàn)對(duì)象

試驗(yàn)以某型號(hào)列車剎車盤(pán)作為試驗(yàn)對(duì)象，研究分析其模態(tài)參數(shù)與振型。測(cè)試件如下圖所示

試驗(yàn)器材與軟件

模態(tài)測(cè)量系統(tǒng)包含了傳感器，采集設(shè)備，輔助工具等。模態(tài)分析系統(tǒng)包含了相應(yīng)的分析軟件。

試驗(yàn)使用的采集設(shè)備是美國(guó)晶鉆公司（Crystal Instruments）出品的Spider-80Xi。Spider-80Xi是一款經(jīng)典的模塊化采集設(shè)備，擁有8個(gè)輸入通道，并可以擴(kuò)展。每個(gè)通道具有高達(dá)256KHz的采樣率。其雙24位AD技術(shù)通過(guò)了美國(guó)專利，提供了高精度與高動(dòng)態(tài)范圍。

在模態(tài)試驗(yàn)中，模態(tài)分析軟件使用的是采集設(shè)備配套的美國(guó)晶鉆公司的EDM Modal。不僅可以進(jìn)行多種模態(tài)試驗(yàn)方法的數(shù)據(jù)采集，也具備實(shí)時(shí)分析的功能，使得模態(tài)試驗(yàn)的采集與分析過(guò)程完全打通。EDM Modal包含了采集，建模，參數(shù)提取等模塊，支持Poly-X算法。

用于力錘法激勵(lì)的力錘，選用的是美國(guó)PCB公司的086C03，該型號(hào)適用于激勵(lì)中大型機(jī)械與部件，其靈敏度為2.25mv/N。

用于采集的加速度傳感器，選用的是美國(guó)PCB公司的壓電型單軸傳感器，型號(hào)為333B30，靈敏度為100mv/g。傳感器線使用的是長(zhǎng)15m的專用屏蔽線

試驗(yàn)方案

采用行車吊鉤將剎車盤(pán)吊起，處于自然懸空狀態(tài)。

設(shè)置48個(gè)測(cè)點(diǎn)，前后各24個(gè)，分布于盤(pán)外側(cè)與內(nèi)測(cè)。

按實(shí)體進(jìn)行簡(jiǎn)化，建模為夾心造型，前后盤(pán)為圓環(huán)，中間盤(pán)的中心向前后突起。

測(cè)試參數(shù)設(shè)置為：頻率范圍 3.5kHz，線數(shù)3600，不加窗，三次平均。保證激勵(lì)信號(hào)與響應(yīng)信號(hào)完整。

選擇金屬錘頭，加質(zhì)量塊，力譜在測(cè)量范圍內(nèi)衰減程度可以接受。

采用力錘巡回法，力錘遍歷所有測(cè)點(diǎn)，各敲擊三次，敲擊力范圍在1200~2000N內(nèi)。選擇四個(gè)測(cè)點(diǎn)布置傳感器，使得一次采集試驗(yàn)可獲得四組獨(dú)立數(shù)據(jù)，避免單一測(cè)點(diǎn)漏階。傳遞函數(shù)顯示在分析范圍內(nèi)，四組測(cè)點(diǎn)的結(jié)果具有相同的趨勢(shì)與峰值點(diǎn)，參數(shù)與方法有效。

試驗(yàn)結(jié)果分析

由于分析頻率范圍較寬，力錘激振效果在低頻與高頻區(qū)域仍有差異。同時(shí)為了分析方便，減少參數(shù)提取時(shí)的計(jì)算量，將分析范圍分為50~1500Hz低頻區(qū)，與1500Hz~3000Hz高頻區(qū)。下面是選取部分階次做出的模態(tài)振型效果圖。

分析與改進(jìn)

從識(shí)別的情況來(lái)看，試驗(yàn)基本滿足要求且數(shù)據(jù)之間相互印證，在低頻區(qū)域的識(shí)別效果非常好。

采集過(guò)程中力譜與頻響信號(hào)的質(zhì)量較好，不過(guò)從相干性來(lái)看，如換用更大型號(hào)的力錘，應(yīng)該可以獲取更好的信號(hào)，在高頻區(qū)域1700Hz~2600Hz內(nèi)的頻響可以得到部分改善。

剎車盤(pán)本身以及吊裝都可能存在一定程度的質(zhì)量不對(duì)中，也會(huì)對(duì)結(jié)果造成影響。