一種非接觸氣動激振裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種非接觸氣動激振裝置，尤其涉及斜拉橋、懸索橋氣彈模型等柔性結構模態測試的新型激振裝置。
【背景技術】
[0002]目前，許多大跨度懸索橋或斜拉橋進行設計時都會進行風洞試驗。風洞試驗的一項重要內容就是測量斜拉橋或懸索橋氣彈模型的模態。傳統方法測試模態時需使用力錘或激振器與模型結構相接觸，施加荷載，用自由振動或強迫振動的方法得到模型的動力特性。
[0003]斜拉橋、懸索橋氣彈模型多為柔性結構，剛度較小。用激振器直接作用在模型上測試得到的結果精度較低。因為力錘或激振器作用時，與模型的接觸帶來較大的附加剛度和附加質量，使得結構的動力特性發生改變，造成模態測試結果的誤差，進一步影響后續風洞試驗的準確性。另外傳統激振方法多為單點激勵，只能激發出低階模態，很難激發出對橋梁顫振等風致振動分析重要的高階模態。
【發明內容】
[0004]有鑒于此，本發明的目的是提供一種非接觸氣動激振裝置，消除附加剛度和附加質量對氣彈模型模態測試結果的影響。該裝置能夠對氣彈模型施加多點激勵，便于測試高階模態。
[0005]本發明的技術方案是:一種非接觸氣動激振裝置，用于對氣彈模型進行氣動激振，其特征在于:主要由氣泵、管路、氣體噴口和電磁閥組成；由氣泵供氣的氣缸通過氣路分支器與分支氣路連接；分支氣路的端頭設置有由電磁閥所控制的氣體噴口 ；所述電磁閥與氣體噴口一體設置，并被三腳架支撐在氣彈模型下方；電磁閥與控制單元電氣連接。
[0006]所述氣泵為高壓氣泵，使用220V交流電供電，可以產生高壓壓縮空氣并儲存于自帶的氣缸中，輸出壓縮空氣壓力可在一定范圍進行調節；當氣缸內的壓縮空氣由于輸出導致壓強下降后，氣泵會立即響應向氣缸中補充壓縮氣體，保持氣缸內壓強穩定在一定范圍。氣缸和三通連接處，三通與膠管連接處以及膠管和電磁閥連接處都使用了密封帶進行了密封處理。
[0007]所述的電磁閥為高頻電磁閥，動作頻率在20Hz以上，接收控制單元發出的信號執行開啟和閉合動作，輸出脈沖氣流。所述的控制單元采用可編程邏輯控制器(PLC)，可輸出高頻脈沖信號，控制多個電磁閥按一定時間順序開啟和閉合。
[0008]所述的連接零件與電磁閥底座連接并安裝在三腳架上，使激振裝置能夠在氣彈模型附近實施激勵，氣彈模型受激勵后的位移響應由激光位移計采集。激光位移計與數據采集及處理裝置相連。
[0009]本發明的工作過程和工作原理是:工作時，氣泵提供穩定的高壓壓縮空氣，高壓壓縮空氣經過三通等分成若干路，膠管將高壓壓縮空氣輸送到電磁閥的進氣端。電磁閥接收控制單元發出的信號實現電磁閥的開啟和閉合，將穩定的高壓壓縮空氣轉換成脈沖氣流，然后對氣彈模型進行激勵。控制單元可以發出信號使多個電磁閥對氣彈模型實施多點激勵。氣彈模型受到脈沖氣流激勵后，用激光位移計測量模型各測點的位移時程。
[0010]運行之前，可調節氣泵輸出壓縮空氣的壓強以實現對氣彈模型不同強度的激勵。通過改變控制單元輸出脈沖信號的頻率，可以改變電磁閥開啟和閉合的頻率，以輸出不同頻率的脈沖氣流對氣彈模型進行激勵。通過改變各個電磁閥動作的時間差，使得各個電磁閥輸出的脈沖氣流激勵相位可調。
[0011]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0012]由于本發明對氣彈模型實施的脈沖氣流激勵，氣彈模型位移響應的測量采用激光位移計，兩者都不與模型接觸，消除了來自于激振裝置和位移測量裝置附加質量和附加剛度的影響。本發明可以采用多路脈沖氣流對模型進行激勵，方便的實現了多點激勵，容易激發出高階振型。同時，通過改變三腳架上電磁閥的安放角度，可以實現豎向，橫向及縱向多個方向的激勵。因此本發明的氣動激振裝置實用于斜拉橋、懸索橋氣彈模型等多種柔性結構模態測試中，其適用范圍廣。
[0013]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步的說明。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明實施例的安裝圖；
[0015]氣泵I ;氣缸2 ;三通3 ;電磁閥所控制的氣體噴口 4 ;三腳架5 ;激光位移計6 ;氣彈模型7 ;控制單元8 ;直流電源9 ;數據采集及處理裝置10。
【具體實施方式】
[0016]實施例
[0017]圖1示出，本發明的一種【具體實施方式】是，一種非接觸氣動激振裝置，其組成是:由氣泵、電磁閥、控制單元、直流電源、三通、膠管、三腳架及連接零件組成。
[0018]所述氣泵I向由電磁閥所控制的氣體噴口 4輸入壓縮空氣，由電磁閥所控制的氣體噴口 4接收控制單元8發出的脈沖信號實現周期性的開啟和閉合，輸出脈沖氣流對氣彈模型7進行激勵。氣泵I通過三通3將壓縮空氣等分成多路，通過氣路支路與由電磁閥所控制的氣體噴口 4連接。由電磁閥所控制的氣體噴口 4通過連接零件6安裝在三腳架5上。控制單元8和由電磁閥所控制的氣體噴口 4都由直流電源9供電。當氣彈模型7受到激勵后，其位移響應通過激光位移計6進行測量。激光位移計6與數據采集及處理裝置相連。
[0019]所述由電磁閥所控制的氣體噴口 4通過連接零件6安裝在三腳架5上，三腳架5高度和方向可調。由電磁閥所控制的氣體噴口 4被三腳架5托起后，與氣彈模型7保持一定距離，距離不小于模型受激勵后的最大振幅。
[0020]所述激光位移計6由支架支起，安放位置與氣彈模型7保持一定距離，距離不小于氣彈模型7受激勵后的最大振幅，且不超出激光位移計6的量程。激光位移計6測量到氣彈模型7各測點的位移，通過數據采集與處理裝置得到氣彈模型7的位移響應時程。
[0021]本例氣泵I為高壓氣泵，使用220V交流電供電，可以產生高壓壓縮空氣并儲存于自帶的氣缸2中，輸出壓縮空氣壓力可在一定范圍進行調節；當氣缸2內的壓縮空氣由于輸出導致壓強下降后，氣泵I會立即響應向氣缸2中補充壓縮氣體，保持氣缸2內壓強穩定在一定范圍。氣缸2和三通3連接處，三通3與氣路支路連接處以及氣路支路和由電磁閥所控制的氣體噴口 4連接處都使用了密封帶進行了密封處理。
[0022]本例的由電磁閥所控制的氣體噴口 4的電磁閥采用高頻電磁閥，動作頻率能達到20Hz以上。本例的控制單元8采用可編程邏輯控制器(PLC)，可以輸出高頻脈沖信號，可編程邏輯控制器由直流電源供電。
[0023]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.一種非接觸氣動激振裝置，用于對氣彈模型等柔性結構進行氣動激振，其特征在于:主要由氣泵、管路、氣體噴口和電磁閥組成；由氣泵供氣的氣缸通過氣路分支器與分支氣路連接；分支氣路的端頭設置有由電磁閥所控制的氣體噴口 ；所述電磁閥與氣體噴口一體設置，并被三腳架支撐在氣彈模型下方；電磁閥與控制單元電氣連接。
2.根據權利要求1所述的非接觸氣動激振裝置，其特征在于:所述氣路分支器至少為三通分支器。
3.根據權利要求1所述的非接觸氣動激振裝置，其特征在于:采用的控制氣體噴口的電磁閥為高頻電磁閥，頻率20Hz以上；控制單元采用可編程邏輯控制器PLC控制并可以輸出高頻脈沖信號。
4.根據權利要求1所述的非接觸氣動激振裝置，其特征在于:所述三腳架高度和方向可調；電磁閥被三腳架托起后，與氣彈模型保持一定距離，距離不小于模型受激勵后的最大振幅。
【專利摘要】本發明公開了一種非接觸氣動激振裝置，用于對氣彈模型等柔性結構進行氣動激振，主要由氣泵、管路、氣體噴口和電磁閥組成；由氣泵供氣的氣缸通過氣路分支器與分支氣路連接；分支氣路的端頭設置有由電磁閥所控制的氣體噴口；所述電磁閥與氣體噴口一體設置，并被三腳架支撐在氣彈模型下方；電磁閥與控制單元電氣連接。氣泵通過分支氣路向電磁閥進氣端輸入壓縮空氣，電磁閥接收控制單元發出的脈沖信號實現周期性的開啟和閉合，輸出脈沖氣流對氣彈模型進行激勵。本發明不與模型接觸，消除了激振裝置和位移測量裝置的附加剛度和附加質量對氣彈模型動力特性的影響，簡易方便、成本低；可用于斜拉橋、懸索橋等多種柔性氣彈模型的模態測試。
【IPC分類】G01M9-08, G01M9-04, G01M9-06
【公開號】CN104776974
【申請號】CN201510158489
【發明人】廖海黎, 林思源, 韓兆令, 馬存明
【申請人】西南交通大學
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月7日