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1、第卷第期声学学报,年月二复杂结构的损耗因子和藕合损耗因子①的测量方法孙进才西北工业大学西安,年月收到,。摘要本文介绍利用测量结构振动能量比测量组装结构的损耗因子和祸合损耗因子的方法这种方法,。、既适合于保守藕合结构也适合于非保守祸合结构这种方法的优点是同时可测量得到结构损耗因子祸,。合损耗因子和间接祸合损耗因子而不需要知道各子结构的模态密度祸合损耗因子不仅包括共振传输而且也包含低频的非共振传输的影响。利用这种方法测量了转动机械系统的损耗因子和藕合损耗因子并用修。,。正的统计能量分析平衡方程预测了结构振动响应
2、然后与实测的结构振动平均响应比较一致性非常好,、‘,力月,,,一,,一·,一、引言,。统计能量分析方法是预测结构振动和声辐射响应的有用工具【’,在机械噪声控制中这种方法与其他分析技术,如模态分析法、有限元和边界元分析法相比具有计算简单,且可以运用于高频段的优点。但过去大部分的工作都是对于轻、薄结构组成的系统。对于复杂、重结构的机械系统,用方法来研究振动与声辐射的工作做得很少。原因是对于这种复杂结构,难以确定其参数,而振动响应或声辐射的预测精度及可靠性决定于上述三种参数的精度对于实际的工业机械结构,确定参数的
3、主要困难是①国家自然科学基金资助项目声学学报年尽管对于轻薄结构的模态密度可以用理论公式计算,但对重结构的模态密度难以确定,特别在低频段,不能满足统计平均的假设。机械结构间的藕合一般是强祸合,而且可能连接处还存在能量损耗的非保守藕合系统。参数藕合损耗因子的计算就非常困难。对于非共振能量传输情况,至今还没有适当的计算方法。在经典统计能量分析中的藕合损耗因子仅仅表示直接相联结构之间的功率流祸合特征。当机械结构组装以后,由于结构相互处于结构振动波的近场内,因此间接结构间也存在功率流的藕合,因而间接结构间的藕合损耗因
4、子不为零,它对结构或声响应的预测具有重要的影响。分离的单结构的内损耗因子可以通过实验方法加以确定但是当机械结构组装以后,由于连接处的阻尼和结构间的能量传输,反映到每个子结构的内损耗因子的特征会发生变化,这种变化是难以计算而必须利用现场测量来解决,一为了克服上述困难有些研究者刀利用功率输人法提出了一种现场测量组装结构的内损耗和藕合损耗因子的测量方法。该方法是将功率输人到每一个子结构和测量各子结构的振动响应以及利用计算的各子结构的模态密度,就可同时决定内损耗和藕合损耗因子的方法。和及盯和尹将该方法用于简单结构板
5、和圆柱壳体,模态密度是通过理论计算的正如前面所述的困难,对于复杂工业结构,模态密度的计算是困难的,即使能够计算,在低频段也是不符合统计假设的。因此用引人更多的测量数据改进了这种方法使计算与子结构的模态密度无关,并将改进的方法用于由发动机壳体、油槽和阀盖组成的结构的内损耗和藕合损耗因子的测量本文是对上述测量方法的进一步改进,利用现场测量结构的总损耗因子和结构间的振动能量比,同时决定各子结构的内损耗因子和结构间的藕合损耗因子包括直接的和间接的藕合损耗因子。这种现场测量方法有两个主要缺点一是对于包含大量子结构的系
6、统,能量比的测量是相当费时的,特别是为了保证测量精度和可靠性,在每个子结构表面测量振动级必须进行多点时空平均其次为了由测量数据计算内损耗和藕合损耗因子,必须对大矩阵一维,其中为子结构数目求逆。这种方法应用于具有一梁底座的轴承系统的内损耗和祸合损耗因子的测量再利用测得的内损耗和祸合损耗因子代人修正的统计能量方程计算了轴承系统各子结构的振动响应,与实测的振动响应相比较,一致性非常好。二、测量原理内损耗因子。测,,,,在稳态条件下对于由个子结构组成的系统如果子结构之一受到外力的激励那么整个结构中的能量平衡方程为,
7、尸,一。,”,艺期孙进才复杂结构的损耗因子和藕合损耗因子的测量方法尸,,,和其中为进入子结构的输人功率气分别为子结构的时空平均振动能量和内损耗因。,,,。子方程说明输人到子结构的总功率等于所有子结构中消耗功率之和⋯如,,果。,中包含非保守藕合情况下结构连接处的能量损耗那么方程既可用于保守祸合系统也’,可用于非保守祸合系统方程可以改写为用能量比表示,、推箭一渝,,,,,,其中尸,一仅当子结构被激励时由结构上测得的机械结构的总损耗因子。因此方程可进一步改写为,柑川州艺叮叮,分叮乙。,,,,包含在子结构中的损耗也
8、包括由于振动能量从子结构传递到子结构的损耗如果是非保守祸合情况,也包含在结构连接处的能量损耗。如果外激励轮流输人到每一个子结构,由方程可获得个线性代数方程二,么一,,用矩阵表示为,门一﹂且一飞飞刀”幻叨刀”叮凡⋯刀,﹃、叮万挤月⋯⋯⋯一探万,‘。其中。一乓,,,,,·由方程可见通过测量能量比。和总损耗因子。由方程可解得内损耗因子。祸合损耗因子。。的测在稳态条件下,我们可以获得另一组统计能量平衡方程。设只对子结构激
