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嘉峪检测网 2017-12-14 10:10
静刚度、动刚度检测咨询
刚度是指结构或材料抵抗变形的能力。由于结构或材料所受荷载的不同,可能受到静载荷或动载荷,因此,刚度又分为静刚度和动刚度。当结构或材料受到静载荷时,抵抗静载荷下的变形能力称为静刚度;当受到动载荷时,抵抗动载荷下的变形能力称为动刚度。故,结构或材料既有静刚度又有动刚度。
1.什么是静刚度?
在讲述动刚度之前,有必要先了解静刚度。静刚度用单值即可表示,不随频率变化。由于静载荷引起的变形又分为弯曲或扭转等,因此,刚度又分为抗弯刚度和抗扭刚度,材料的刚度计算可参考材料力学教科书。
在这以弹簧为例说明静刚度,当弹簧受到静力F时,其静态伸长量为X,此时F=kX,k为弹簧的静刚度。单位为N/mm,表示每增加1mm需要的拉力大小。
弹簧静刚度常数跟材料的杨氏模量、线径、中径和有效圈数有关。当拉力越来越大时,弹簧的伸长量也增大,如下图所示,但二者满足线性关系。红色曲线表示的斜率即为弹簧静刚度。
注:以下所说到的刚度,如没有特殊说明,都是指的动刚度。
2. 单自由度动刚度
频响函数可以用位移/力表示,当用力/位移时,表示的是动刚度。对于单自由度系统,如下图所示,我们再回顾一下用位移表征的FRF表达式
从上式可以看出动刚度:
同理,单自由度系统的动刚度曲线也有类似性质
3. 多自由度动刚度
多自由度系统的驱动点FRF存在多个共振峰和反共振峰,在共振峰处,对结构施加很小的激励能量,结构就会产生非常大的振动(变形),因而在共振峰处,结构很容易被激励起来,结构的变形大,抵抗变形的能力弱,也就是动刚度小。
在反共振峰所对应的频率处进行激励,即使激励能量再大,结构也没有响应或者响应很微弱,也就是说在反共振峰所对应的频率处,结构很难被激励起来,结构的变形小,抵抗变形的能力强,因此,动刚度大。
从上图可以看出,频响函数共振峰对应的是动刚度曲线的极小值,也就是说频响函数幅值大的频率处,动刚度小。在反共振峰处,动刚度大,二者刚好相反。
4. 原点动刚度
5.悬置动刚度
在作悬置隔振器设计时,要求在低频时,刚度要大;在高频时,刚度越低越好。这是为什么呢?
首先,悬置隔振器要承受动力总成的重量和来自发动机扭矩的作用力,它必须有足够的刚度。路面的冲击和发动机启动时的摇摆会作用到隔振器上,这些激励频率比较低。如果隔振器刚度低,动力总成会产生较大的位移,可能会与其他结构相碰撞,并且影响到安置在动力总成上的其他部件。因此,在低频段,要求隔振器的刚度大。
另一方面,通过单自由度隔振系统传递率曲线,如下图,可以看出,在隔振区内,激励频率与系统固有频率的比值越小,隔振效果越好,即隔振器刚度越低越好。于是一个理想隔振器的刚度应该在低频时刚度高,而高频时刚度低。
除了悬置支架之外,在车辆系统中还有其他应用,如排气系统,其支架刚度的设计必须具有足够的刚度。
动刚度测量实质与FRF测量相似,还是用加速度测量响应,通过力锤或激振器进行激励。因此,可通过锤击法或激振器进行测量,测量设置如FRF测量相同,只需勾选动刚度即可,如下图所示。
锤击法测试设置
激振器法测试设置
来源:AnyTesting