一种基于不平衡力激振的动刚度测试方法

李 锋，杜 强，徐有刚

(中国工程物理研究院总体工程研究所，四川绵阳 621900)

精密离心机、精密机床、光学平台等精密设备 和仪器对振动非常敏感，往往需要通过设计合理的隔振基础来减小外界振动对精密设备精度的影响［1］。动刚度反映了结构的动态特性，是描述隔振基础减振性能的关键参数，它直接决定基础的隔振效率。隔振基础的动刚度受隔振方式、隔振材料、振动量级和负载质量等的影响，在设计阶段很难准确预估［2－5］，目前一般是在基础建造完成后，通过试验模态分析(EMA)的方法测试基础的动刚度。采用试验模态分析可获得隔振基础的前若干阶模态频率和振型，并估算出对应的动刚度。但试验模态分析一般在实验室进行，不但需要人工激励，且设备成本较高，当进行外场大型系统试验时会存在较多的问题［3］。

本文提出了一种隔振基础动刚度的测试方法。该方法无需人工激励，利用精密离心机转盘系统自身存在的不平衡力作为激振力，通过测量隔振基础在转盘径向的微振动位移，经分析后获得精密离心机隔振基础的径向动刚度。

1 测试原理

隔振基础是一个多自由度系统，根据变分原理建立系统的强迫振动微分方程为

式(1)中:［M］、［C］、［K］分别为离心机结构质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵;{x(t)}为位移向量;{ x˙(t )}为速度向量;{x¨}为加速度向量;F(t)为外载荷向量。

一般情况下，结构在动载荷下抵抗变形的能力称为动刚度，即引起单位振幅所需要的动态力。……