GB T 22159.3-2008 声学与振动.弹性元件振动。声传递 特性实验室测量方法第3部分 弹性支撑件平动动刚度的间接测量方法.pdf
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1、ICS 17140Z 32 圆圈中华人民共和国国家标准GBT 22 1 593-2008IS0 1 08463:2002声学与振动 弹性元件振动一声传递特性实验室测量方法 第3部分:弹性支撑件平动动刚度的间接测量方法Acoustics and vibration-Laboratory measurement of vibro-acoustic transferproperties of resilient elements-Part 3:Indirect method for determination of thedynamic stiffness of resilient supports
2、 for translatory motion20080702发布(IS0 108463:2002,IDT)2009-02-0 1实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局磐士中国国家标准化管理委员会及仲GBT 221593-2008150 10846-3:2002目 次前言引言1范围2规范性引用文件3术语和定义4原理5对测量仪器的戛求51法向平动52横向平动53非期望振动的抑制-6测试装置适用性准则61频率范围6,2上限频率厶的确定-63侧向振动传递一64非期望输入振动65加速度计-66力传感器67信号叠加6,8分析仪7测试过程71待测部件的安装72加速度计的安装与连接73激振器的安装与连接
3、74信号源75测量方法76线性检验一8测试结果计算81动刚度的计算82动刚度13倍频带平均值-83 13倍频带结果表示84窄带数据的表示9记录内容-10测试报告附录A(资料性附录)转动部件的扭转动刚度-附录B(资料性附录) 对称性对动刚度矩阵的影响附录C(资料性附录)静态荷载偏移曲线-参考文献I,oooo08地坨坨坫”掩MM珀加加船毖勰前 言GBT 221593-20081SO 108463:2002本部分是GBT 22159声学与振动 弹性元件振动一声传递特性实验室测量方法的系列标准之一。GBT 22159在声学与振动弹性元件振动一声传递特性实验室测量方法总标题下包括以下5个部分:第1部分:
4、测量原理与指南;第2部分:弹性支撑件平动动刚度的直接测量方法;第3部分:弹性支撑件平动动刚度的间接测量方法;第4部分:非弹性支撑的平动动刚度;第5部分:测定弹性支撑件低频动刚度的点驱动法。本部分等同采用ISO 108463:2002声学与振动弹性元件振动声传递特性实验室测量方法第3部分:弹性支撑件平动动刚度的间接测量方法(英文版)。本部分的附录A、附录B、附录C为资料性附录。本部分由中国科学院提出。本部分由全国声学标准化技术委员会(SACTC 17)归口。本部分主要起草单位:西北工业大学、中国科学院声学研究所、同济大学、合肥工业大学。本部分主要起草人:陈克安、程明昆、吕亚东、毛东兴、李志远、俞
5、悟周。本部分首次发布。GBT 221593-2008IS0 10846-3:2002引 言各种被动隔振器被用于降低振动的传递,例如汽车发动机悬置,建筑物的弹性支撑、船用机器的弹性支承和弹性(柔性)联轴器以及家用电器中的小型隔振器。本部分规定了测量线弹性支撑动刚度函数的间接法,如果元件对给定的静态预荷载表现出近似的线性振动特性,则本部分还包括非线性静态预荷载一偏移特性的弹性支撑。本部分为弹性元件振动一声特性实验室测量方法系列标准之一,该系列标准还包括测量原理、直接法和点驱动法,ISO 108461提供了选择合适标准的总体指南。本部分所描述的实验室条件包含如何合理使用静态预载。间接法用于分析弹性元
6、件20 Hz以上的结构声传递损失是很有用的。然而,该方法不能完全表征用于衰减低频振动或冲击位移的隔振器特性。1范围GBT 221593-2008IS0 108463:2002声学与振动 弹性元件振动一声传递特性实验室测量方法第3部分:弹性支撑件平动动刚度的间接测量方法本部分详细介绍了一种在给定预载条件下,弹性支撑件平动动刚度的测量方法。该方法主要涉及振动传递率的实验室测量,称为间接测量法。该方法适用于具有平行连接件的测试部件(见图1)。注1:本部分主要适用于那些以降低音频振动(20 Hz20 kHz的结构声)向结构体传播为主的隔振器。此种类型的振动可辐射出不需要的流体声(如空气声、水声或其他)
7、。注2:实际情况下,由于测试装置尺寸限制,该方法不用于非常小或非常大的弹性支撑件。注3:该方法中也包含部分连续支撑垫的测量样品。这些样品能否充分表明复杂系统的特性,由本部分使用者负责。本部分还介绍了与待测元件连接件平行及垂直方向上的位移测量方法。附录A中介绍了含有转动部件动刚度的指导性测量方法。该测量方法所适用的频率范围是,2,3。,2与的值取决于测试装置和待测隔振器,通常20 Hz,z50 Hz;2 kHz,35 kHz。采用本部分方法所获得的测量数据可用于:。生产厂商和供销商提供的产品信息;产品开发过程中所需要的信息;质量控制;计算通过隔振器的振动传递率。夕燃戮i囊鬻颡fz的频段,源信号的
8、频率间隔应每13倍频程带宽内应至少包含源信号的5根谱线。75测量方法751概述测量应在一个或多个特定的负载条件下进行,以反映实际的负载范围。测量应在一个或多个特定环境温度下进行,以反映实际的环境温度范围。测量过程中,还需要对环境温度进行监控。待测弹性元件在接受测试之前,至少应在适当的环境温度下、3的容许变化范围内暴露24 h。若已知或能够合理地预见到待测部件在测试时的材料特性(如阻尼)对其自身的温度、湿度变化非常敏感,则应规定容许温度和湿度的偏差,使得在这个偏差范围内,仍具有753中所述的测量不确定度。1 7GBT 2215932008IsO 108463:2002预测量时,应在振源开启或关闭
9、的条件下确定加速度级L,的大小。如果可能或需要的话,可以调整信号源输出,这样可使得在整个测试频带范围内,测得的加速度级与信号源关闭时的输出相比,最小差别为15 dB。正式测量时,测量待测部件输入端加速度n。、输出端加速度nz以及整个测试装置基础的加速度n。对那些不满足64中所述条件的测量结果,在计算动刚度函数时应不予考虑。752测量有效性实现有效测量的条件如下:a) 隔振器的振动特性应近似呈线性(见76);b)隔振器与毗邻振源及受振结构的接触面可被认为是点接触。测量时应指出有效的频率范围。753测量不确定度根据本部分,弹性部件动刚度的标准偏差,以刚度级表示时,约为2 dB,以幅值表示时,约为2
10、6。注:标准偏差与频率有关。以目前的技术水平,还需对测量不确定度进行进一步评定。为此簧要组织实验室问的交互实验。76线性检验在1SO 10846系列标准中,动刚度概念及其测量方法,均建立在弹性部件的振动特性为线性的模型基础之上。然而,实际使用的隔振器,最多表现出一种近似的线性振动特性。因此,为了准确确定本部分要求的可接受的近似线性条件,将考虑与输入振动级有关的动刚度数据的有效性。由于对系统进行完全线性测试并不实际,根据本部分获得的测量数据,应考虑采用以输出力与输入加速度(或速度、位移)之比表示的系统输出输入比进行检验。见311的注1、注z。本部分要求的动刚度数据测量的有效性,仅是针对等于或小于
11、测试中使用的输入振幅和已经过检验的输出输入近似比而言。实验报告中应明确指出,测量数据具备有效性的输入级上限。应采用如下方法进行输出输人近似比检验:a)设定A为输入级13倍频程频谱;b) 设定B为另一输入频谱,其13倍频程频谱至少比A低10 dB;c)若由激振谱A和B测得的传输刚度级之差不大于15 dB,则在输入级(或对应输人振幅)等于或小于A的范围内,可认为动刚度数据有效;d)若测试装置所采用的输入A的最大值低于被测部件实际应用中的典型输入级,需修正原测试装置或采用新装置进行测试,以获得实际应用中的有效测量数据;e)如对c)条件下的测试结果无法接受,则需在输入级较低的条件下进行重复测试,调节合
12、适的输入量,直到输出与输入成线性比例。有效输入级范围应是:在测试中等于或低于能产生有效输出的较高输入级的13倍频带输入加速度(若测量的是位移,则采用输入位移级)。注:输入量可采用简化的信息量表示。例如,该信息量可能是输入位移均方根的最大值。若某一待测部件不满足前文所说的输入输出比标准,则可认为该元件是非线性的。本部分未给出非线性元件的测量方法,但仍可参照标准中的大部分内容来确定相应的测量方法。例如,对于特定振幅的简谐激振情况。8测试结果计算81动刚度的计算可根据式(5)计算动刚度。在与振动传递率T的测量精确度有相同的限制和附加条件的范围内,根据36,待测部件损耗因子_(_厂)可由式(11)求得
13、:18GBT 221593-2008IS0 108463:2002_(,)一ImT(,)ReT(_厂) (11)损耗因子计算方法是可选择的。高频时,弹性支撑件的特性不再表现为无质量弹簧。此时,就不能再使用式(11)描述弹性支撑件的阻尼特性(见ISO 108461)。若损耗因子很小,采用等式(11)计算时,其结果会对误差十分敏感。例如:某损耗因子_=001,与之相应,T的相位角一arctg(7)一057。此时,建议采用半功率带宽法测试损耗因子。82动刚度13倍频带平均值。,。的13倍频带平均值,可由式(12)计算:k。,一寺I k。()f 22 (12)l|=1 ,式中:5。拄l;选择对幅值的平
14、方求平均,用于强调所有刚度值中的最大值。该值通常非常重要。注2:当输入位移m的谱密度函数为平直能量谱密度函数时,采用等式(12)的计算结果与采用实时13倍频程分析仪直接测得的频带平均结果一致。注3:采用13倍频程形式表达刚度,可明显减少数据量,但会丢失相位信息。根据318,可采用频带平均动刚度级表示测量结果。应根据GBT 3240选择13倍频程中心频率,m。83 I3倍频带结果表示可采用表格和(或)图形表示I3倍频带动刚度级。表格中应包含:各13倍频程中心频率、以分贝形式表示的动刚度级和规定的基准值(如:i Nm_1)。图形表示时的格式要求如下:纵坐标:每20 mm代表刚度级10 dB,相当于
15、幅值系数10“2;横坐标:每5 mm代表一个13倍频程带宽。在实际作图时,在确保适当比例的条件下,可适当放大或缩小图形尺寸。为能更加清晰地表示,作图时可采用网格线。注:图】2为一种作图格式。除了分贝标度(左侧纵轴),右侧纵轴给出了以Nm_1为基准值的对数标度。图形表示时,应清楚地描述动刚度。图12 113倍频带平均动刚度级图形表示格式及刻度值示例19p(1_z培掣瑚一崩世毒臀靼聪睾譬HGBT 221593-2008ISO 10846-3:200284窄带数据的表示可有选择性地表示出动刚度的振幅谱、相位谱及损耗因子谱。应使用窄带频谱分析的频谱分辨率。本部分的使用者们有责任提供充分完全的有关窄带相
16、位或损耗因子数据的精确度的信息。以图形表示动刚度幅值量级,应规定基准值(如1 Nm_1)。应优先采用下面格式作图:纵坐标:每20 film代表刚度级10 dB,相当于幅值系数10“2;横坐标:每15 mm代表一个13倍频程带宽。注:详见83。相位数据应以图形表示。应优先采用下面格式作图:纵坐标:40 mm代表一180。180。角度范围;横坐标:每15 mm代表一个倍频程。注:详见83。损耗因子应以图形表示。应优先采用下面格式作图:纵坐标:每20 mm代表损耗因子1变化10倍;横坐标:每i5 mm代表一个倍频程。注:详见83。图形表示应清楚描述有关的动刚度。9记录内容测量时,需记录以下相关信息:
17、环境温度(包括对测试过程中环境温度变化情况的记录),单位:;静态预载,单位:N;相对湿度,单位为。10测试报告应参考本部分编写测试报告,报告中至少应包含以下信息:a)实施测试的组织机构名称。b)与待测部件有关的信息,包括:制造商,型号,序号;对待测部件的描述;应明确区分待测部件和各种非测试部件(各辅助元件不在测试对象范围之内);由制造商提供的,与隔振器应用有关的数据资料。c) 弹性部件与测试装置的实物照片;静态预载的辅助结构描述。d)若采用了激振质量块,需对其进行描述;要对阻滞质量块(尺寸、材料、质量)和待测部件附属结构进行描述。e)用加速度级的偏差谱来检验等式(6)和等式(10)(见61和6
18、4)。f)测试条件:环境温度及其在测试过程中的变化情况,单位:;静态预载,单位:N或Pa;其他相关的特定条件(如静位移和强加的低频振动:振幅、频率)。g)测试信号的描述。h)待测部件输入端加速度级谱L。(若测量的是位移,则采用位移级)。20GBT 221593-2008IS0 108463:2002i)所采用的测量和分析仪器,包括其型号,布置位置、序号、校准方法和制造商。j)13倍频带平均动刚度级的表示。k) 对线性测试过程的描述(见76),包括对那些被认为是有效的加速度n或位移“,的级值或幅值变化范围。以下内容可自行选择:1)测量10lg(m22。m:)数据,以确定,3(见63)。m)动刚度
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