振动试验夹具设计技术发展.pdf

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1、第25卷苇S期振动与冲击30nma!&VibrationandShockVol25NoS2006振动试验夹具设计技术发展钟继根王东升(中国工程物理研究院总体工程研究所，绵阳621900)摘要夹具是振动试验的关键部件之一，其设计是一项综合性的复杂工作，而它的好坏直接影响振动试验的质量。本文回顾了振动试验夹具的设计技术发展过程，对其设计规范、研究现状及发展趋势进行探讨，介绍了拓扑优化方法及其在振动试验夹具设计中的应用案例，为使夹具设计更合理、更真实地模拟实际支承结构的动力学特性，向高可靠性、低成本、短周期方向发展，采用拓扑优化方法是一个必然趋势。关键词：振动试验，夹具设计

2、，拓扑优化中图分类号：THl22文献标识码：ADEVELOPMENTOFFIXTUREDESIGNTECHNIQUESINVIBRATIONTESTSZhongJigenWangDongshengOmtituteofSystemsEngineering，CAEP，Mianyang621900)AbstractFixtureisoneofthel[eycomponentsinvibrationtests，whichwoulddircctlyeffectsticquali可ofvibrationtests．Thedcsignoffixtureisacompiexwork．

3、Thereisareviewaboutdesignteclmiqucsofthefixture，anddiscussionaboutdesigncriterion,cttrrcutresearchanddevelopdirectionarcmade．Atthe$8111etime，topologyoptimizationmethodanditsapplicationinthefixturedesignarcpresentedinthispaper．InordertosimulaterealdynamiccharactersofsupportingstntcttLrcr

4、ationally,improveproductquality,redanecostsandshortenthedcsi91lprocess，applyiagoftepologyoptimizationmethodisanecessityinthefixturedesign．Keywords：Vibrationtest,Fixturedesign，TopologyOptimization0引言振动试验用于评定设备在其预期的运输和使用环境中的抗振能力，目的在于发现产品设计、工艺、制造中的缺陷，充分掌握产品应力响应特性和薄弱环节，以此判断产品是否合格。在试件与试验设备确定

5、的条件下，合理地设计符合振动环境试验要求的夹具，关系到试验能否顺利实施和结果的可信。随着试件尺寸和重量的增加，夹具设计的难度也越来越大，如何减轻夹具重量、提高固有频率以及缩短设计周期等是夹具设计技术一直研究的问题。随着人们对夹具认识的提高和重视，其技术也有了很大发展。本文回顾了振动试验夹具的设计技术发展过程，以期达到互相交流，互相促进的目的，使振动试验夹具设计水平得到进一步提高。1技术发展1．1夹具设计的探索及经验设计在振动试验的早期，大约1948—1955年，夹具设计处于探索阶段，曾广泛使用螺接夹具，其最明显的缺点是不能防止夹具各部分的相对运动，造成波形有“毛刺”作

6、者简夼：钟继撮，男，助工，1976年6月生．畸变。后来普遍采用铸造、焊接夹具。由于对试验夹具的重要性普遍认识不够，当时的设计忽视了对试验夹具的分析，而且对夹具动力学分析采用解析方法，既费时又很困难，公式计算的响应和试验测得的响应之间有很大差别。夹具设计时间一般要求很短，部分工程师为了满足进度，通常凭经验甚至凭感觉来设计夹具，设计的主要目的也只是简单地满足安全使用，基本上以刚性设计为主。由于没有正确的方法指导，常常造成不必要的材料浪费，同时由于缺乏必要的计算分析，也没有检验测试，结果这样的夹具传递的振动往往存在着信号失真，夹具上各点的振动量值相差很大，也就是均匀度很差。

7、在测试频段内存在多阶共振，造成振动控制非常困难。其设计过程也基本遵循“需求分析一经验设计一振动试验”的基本流程，一旦结构不合理，就会对试件或振动台产生破坏，因此当时振动试验夹具设计曾经被称为“不正规技术””1。1-2美军标制定夹具设计规范凭经验设计的夹具，一旦出现强度不足或共振问题，其后果将十分严重，试验将无法继续，而且夹具制成后要改变其固有频率几乎不可能。潘宁“’提到某厂一批产品作振动试验，结果是产品引线的折断率达到了惊人的地步，最终原因就是采用经验设计。经过摸索之后，制造夹具应选用比刚度大、阻尼大的材料，如铝、镁及第s期钟继根等：振动试验夹具设计