Sensitivity analysis of sticking area for damping material

XU Jianlong,PENG Liguo,PAN Guoxiong,WEI Bi Wuchang Shipbuilding Industry Group Co. Ltd.,Wuhan 430064,China

Chinese Journal of Ship Research - - CONTENTS -

XU Jianlong PENG Liguo PAN Guoxiong, et a(l 53)

Abstract:[Objectives]In order to improve the data sensitivity of current acoustic test methods on the construction quality of damping material,[Methods] the vibration level difference of single frequency points based on the Frequency Response Function(FRF)is proposed. Aiming at a general ship-based test bench,the hammering method is utilized to obtain testing data of the damping material before and after changing the sticking area. The damping factor,synthetic FRF level,vibration level difference of single frequency points and frequency spectrum of the typical measuring points are then used to carry out data processing and comparison analysis. The data sensitivity of abnormal sticking quality and the accuracy of identifying abnormal areas are then obtained.[Results]When using the vibration level difference of single frequency points for the identification of abnormal sticking quality in damping material,the data deviation is less than 1 dB when the damping material makes complete contact,and more than 2 dB when the sticking quality is changed as the frequency point.[Conclusions]The method of using the vibration level difference of single frequency points is characterized by high data sensitivity,low data amount and accurate identification of abnormal areas,making it worthy of application. Key words:damping material;sticking quality;detection method

0引言

阻尼材料具有应力—应变曲线迟滞的特点,能够大量地消耗结构振动时的能量,在中、高频段内的减振效果显著。而作为振动能量传递至船体结构最重要通道的设备基座,其声学设计需大量采用阻尼减振技术[1]。阻尼材料通过胶黏剂与结构连接,粘贴质量是衡量阻尼结构能否发挥优良效果的关键因素。目前,针对阻尼材料粘贴质量的检测手段分为工艺检测和声学检测。工艺检测主要通过目视是否[ ]平整或手(锤)敲打听声 2 的方式进行判断,该手段方便快捷,但很难发现细节问题。声学检测主要通过频响曲线、阻尼因子[3]以及合成频响函数(Frequency Response Function,FRF )级的方式进行检测;该手段可进一步把控细节,但如何放大异常问题的数据敏感度是亟需解决的问题,且对异常问题识别率方面的研究较少。为此,本文拟选取船舶通用基座实验台架为1待测结构,在表面敷设 层约束阻尼材料,小范围改变阻尼材料的粘贴面积,并采用频响曲线、阻尼因子以及合成频响函数级的方式进行数据处理及对比分析。考虑到上述声学检测方法需要大量的实验数据,且严重依赖技术分析人员的主观判断,本文拟提出一种基于少量数据的频点振级落差概3念,并与其他 种声学检测方法进行对比,以期寻找一种更为合理的声学检测方法,来提高检测数据的灵敏度。

1 振动数据分析方法 1.1 阻尼因子

阻尼因子的大小反映了结构对能量的耗散程度。对于特定的基座结构,若阻尼因子发生明显变化,或固有频率发生明显偏移,说明结构的制造安装存在问题。在建造过程中,阻尼材料与基座的贴合面积是最难以通过常规方法进行检测但却至关重要的参数[4-7]。LMS PolyMAX为此,利用 软件的 模块,依据最小二乘复频域法,通过分析集总函数、模态指示函数、稳态图以及模态置信准则(MAC)值,从各激励点到响应测点间的频响函数数据中提取阻尼因子数据以及各阶模态频率[8-9],并对比分析该方法对粘贴面积较小变化的敏感程度,以评价该方法的可行性。

1.2 合成频响函数级

采用锤击法进行频响函数测试时,每个响应

点一次仅能得到1个激励点到响应点的频响函数。考虑到设备激励通常为多点激励的形式,为了更接近实际情况,在不考虑各激励点相位叠加的影响下,通过将不同路径至同一响应点的频响函数进行能量求和,得到不同响应点处的合成频响函数级。具体计算公式为: Hij (1) Lij = 20 lg H0 Lij n (2) Li = 10 lg(å1010 ) j =1

n Li L ˉ = 10 lg( 1 å1010 ) 3 ( ) n i =1式中:L 为 j点激励i点响应的频响函数级;H 为ij ij m·s-2/N,为频响函-6 j点到i点的频响函数;H = 10 0数级的基准值;Li 为各激励点至i点的合成频响函数级;Lˉ为各响应点处合成频响函数级的平均能量。

1.3 频点振级落差

4对于单点激励系统,某一测点处的响应可由式( )计算得到: (4) F·H =A式中:F 为分析频带内激励力在各频点处的激励力矩阵;H 为分析频带内激励点至响应点在各频点处的频响函数矩阵;A为分析频带内响应点在各频点处的加速度矩阵。将式(4)转换为矩阵形式,则有

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