飞机地面行驶振动特性测试

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1、飞机地面行驶振动特性测试:imc结构测试解决方案应用例Fig.1:Theheartofthesystem:imcC-SERIESCS1208-N.Onlyoneimcdevicewasneededforallmeasurementandcontroltasks.同其它机械结构一样，飞机机身以及整机结构都可以采用有限元软件进行完整精确地建模。有限元仿真方法为研究飞机的安全和可靠性是否满足设计要求提供了有效途径。对于飞机结构设计，除了关注结构的静态强度以及疲劳性能以外，其固有频率以及在运行过程中的振动响应特性也显得至关重要。飞机地面行驶振动特性测试（GVT）是飞机研发过程中一项重要的

2、试验任务，有利于研发人员更好地获取飞机的结构动态特性。基于GVT试验结果，可对建立的有限元结构模型进行验证和优化，从而最大程度减小有限元模型的不确定性。研发过程中，往往将仿真分析方法和试验测试相结合，识别结构中的关键部件，最后通过样机测试来验证设计结果。与其它结构测试分析一样，试验过程中，需要对被测件（DUT）加载激励，同时在结构关键位置布置加速度计，测量从激励点到响应点的振动传递函数。通常采用3轴ICP型加速度传感器，以保证各个平动自由度方向的振动都能被测量到。振动传递函数通过计算激励点到响应点的频率响应函数（FRF）得到。对于所有的钢架结构而言，不论是大型的火车车架，还是如飞

3、机和汽车零部件的小型结构，都可采用冲击力锤敲击来提供激励载荷。其原理在于：一个尖锐冲击信号的频率分量可覆盖到比较广频带范围，这样才足以激励出结构所有可能的动态相应。事实上，对于一个完美的冲击信号，其频谱为平坦的等值分布，这样的冲击信号称为标准脉冲信号（Dirac）。2©imcMeßsystemeGmbH10³1.060500.8400.6300.420100.200.00100200300050100mskHz图1:标准脉冲信号及其频谱图虽然，在实际测试过程中，力锤敲击产生的冲击信号并不是完美的脉冲信号，但对实际试验而言，完美脉冲信号并不是必须的。实际上，力锤的敲击信号已经包含足

4、够带宽的激励谱，从而足以在相当宽频带范围内激励出结构的动态响应。考虑到力锤激励信号实际的频谱形状并非平坦的单位谱，因此，试验中为了计算频响函数，需要同时测量激励力信号和响应加速度信号。当被测件不方便使用力锤激振，或需要同时激励多个不同的自由度时，通常采用电子或液压激振器。这样可以同时测量多个激励自由度到多个响应自由度的频响函数。imc测试测量系统发挥自身独特优势，可轻松将试验各步骤所需的各项功能无缝集成于一套专业的硬件设备中，其中最具代表性的就是imcCRONOScompact系列产品。图2:便携机箱式imcCRONOScompact设备3©imcMeßsystemeGmbHim

5、cCRONOScompact系列产品基于模块化设计，可配置多种插拔式采集与控制模块，客户可根据具体的试验需求自由选择模块类型：1.主机----用于控制测试进程和数据存储，同时与计算机通信。2.imcOnlineFAMOS处理器----用于数据的实时分析处理。例如，可以实时计算加速度信号的RMS值和频谱幅值，还能以毫秒级的响应速度触发紧急开关。3.信号发生及闭环控制模块----用于储存并输出激振信号来控制激振器，同时配备硬件PID控制器用于闭环控制。4.信号采集模块----配备支持IEPE型加速度传感器的专用采集模块，同时，如需将该套设备用于其它试验来采集其它类型传感器信号，如汽车

6、性能试验、车队试验等，可自由选择多种其它类型的信号采集模块进行组合。在GVT测试中，通常采用信号发生及闭环控制模块控制激振器。该模块配备较大的缓存空间，用于存储和输出预先定义的激振信号，如宽频白噪声信号以及其他类型的激振信号等。该模块直接集成模拟量输出功能，因此能以最快的速度输出激振信号，不涉及任何系统延迟。由于所有的处理均由独立的处理器完成，激振信号输出频率可达80kHz，在不受激振器限制的前提下，足以激发所关注的任何频段的结构响应。除了具备万用信号发生器的功能外，该模块还是一个强大的闭环控制引擎。可提供功能丰富的PID闭环控制功能，其PID控制器可应用于8个模拟量输出通道。这

7、样，通过与所采集的信号进行实时交互，为控制器提供反馈信号，实现模拟量输出闭环控制功能。即使在闭环控制模式下，信号输出及控制循环频率仍可达10kHz。图3:imc信号发生器及PID控制器原理图4©imcMeßsystemeGmbH当进行单频激振时，该模块可发挥出最大的灵活性：正弦波信号的频率和幅值可实时动态调整。并可通过主机自动控制，生成扫频正弦信号和阶跃正弦信号。例如，在某一频率产生10个周期的正弦信号后，接着自动生成下一个频率的正弦周期信号。以上所有步骤和状态的实现都通过imc