1.本发明涉及管路振动动力学技术领域，特别涉及一种多点激励下的管路振动响应规律试验装置。
背景技术：2.航空航天发动机管路连接着燃料室、推力室、涡轮室、液压泵等多个激励源，这些激励源的激励方向、大小和频率都有所差别，所以发动机开车过程中，管路受到的是多点激励载荷，目前，航空航天飞行器/发动机管路承受多源激励激引发共振失效已不再是少数，而工程上管路的试验研究上，经常采用振动台统一施加激励谱，难以反映真实环境下管路的振动响应特性，在这种复杂力学振动环境下，研究不同激励幅值、频率等对管路的响应影响是故障致因的重要工作，管路采用支架-卡箍的形式固定，而支架-卡箍又连接着机体结构而传递振动，各个支架-卡箍的布置点都应视作振动输入点，因此对于管路系统而言，同时存在多个振源激励的输入，以往的试验方法中，对小跨度的空间管路(根据实际振动台的尺寸)，采用振动台单点激励；或者将管路的某一部分拆拆分下来，通过夹具固定在振动台上来研究管路的响应和应力状态，而对于跨度较大的且布局复杂的管路系统，很难用单个振动台模拟所有的振动输入源，因此，管路的传统振动装置未将多个振源作为激励输入条件，无法真实反映管路实际的振动环境，难以获得多点激励下管路的响应和应力状态的响应规律为此，我们提出一种多点激励下的管路振动响应规律试验装置。
技术实现要素：3.本发明的目的在于提供一种多点激励下的管路振动响应规律试验装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多点激励下的管路振动响应规律试验装置，包括：
5.振动接收机构，所述振动接收机构由第一激振器和第二激振器组成；
6.连接机构，所述连接机构由第一激励顶杆、第二激励顶杆、管路和两个l型夹具组成，所述第一激励顶杆设置于第一激振器的正面，所述第二激励顶杆设置于第二激振器的正面，两个所述l型夹具分别设置于第一激励顶杆和第二激励顶杆的正面，所述管路设置于两个l型夹具之间。
7.优选的，所述第一激振器的下方设置有第一固定板，所述第二激振器的下方设置有第二固定板，所述第一固定板和第二固定板呈不接触设置。
8.优选的，两个所述l型夹具的底端均设置有安装板，两个所述安装板分别与第一固定板和第二固定板呈不接触设置。
9.优选的，两个所述l型夹具的正面均设置有p型卡箍，所述管路通过两个p型卡箍安装于两个l型夹具之间。
10.优选的，所述管路的外壁设置有c1检测点、c2检测点、c3检测点和c4检测点，所述
c1检测点和c3检测点均为面内应变测点，所述c2检测点和c4检测点均为面外应变测点。
11.优选的，所述管路的外壁设置有b1检测点、b2检测点、b3检测点、b4检测点、b5检测点和b6检测点，所述b1检测点、b2检测点和b3检测点为你买面内应变测点，所述b4检测点、b5检测点和b6检测点为面外应变测点。
12.优选的，所述第一激振器和第二激振器分别与两个函数发生器相连接，所述第一激振器和第二激振器分别与两个函数发生器之间设置有功率放大器，所述函数发生器用于控制功率放大器产生模拟发动机的振动载荷的正弦波波形，所述第一激振器和第二激振器用于接收函数发生器的振动信号产生试验需要的振动载荷。
13.优选的，所述管路的加速度测试方法为：将四个加速度传感器分别粘贴在c1检测点、c2检测点、c3检测点和c4检测点位置处，并将四个加速度传感器分别与动态数据采集仪相连接，启动后即可进行测试并获得管路在多点激励下面外和面内振动加速度响应。
14.优选的，所述管路的应变测试方法为：将六个应变片分别粘贴于b1检测点、b2检测点、b3检测点、b4检测点、b5检测点和b6检测点，将六个应变片连接动态数据采集仪，移动后即可进行测试并获得管路在多点激励下面外和面内振动应变响应。
15.本发明的技术效果和优点：
16.本发明提供了一种试验装置，能够有效测试各种不同管路典型结构在多点激励下的振动应变和加速度响应规律，管路多点试验时输入的载荷使用两个激振器输出的正弦信号，首先对管路典型结构实施了单点激励，获得管路在不同频率单点激励下的加速度和应变动态响应规律，然后进行多点激励下直管的动态响应规律的试验，其中多点激励的方向通过夹具设计实现激振器输出方向不同，最后研究了单双激励、频率、激励幅值等因素对管路结构振动响应的差异，以进一步分析获得管路多点激励动态响应规律，为解决工程实际中管路多源振动问题提供了一种动态试验响应规律的数据参考。
附图说明
17.图1为本发明整体结构示意图。
18.图2为本发明管路加速度测试点结构示意图。
19.图3为本发明管路应变测试点结构示意图。
20.图4为本发明单点激励c1检测点加速度响应示意图。
21.图5为本发明单点激励c3检测点加速度响应示意图。
22.图6为本发明不同频率b1检测点应变响应曲线示意图。
23.图7为本发明不同工况c1检测点加速度响应示意图。
24.图8为本发明不同工况c3检测点加速度响应示意图。
25.图9为本发明多点激励下不同频率的b1检测点应变响应示意图。
26.图10为本发明单点激励和多点激励c1检测点加速度响应示意图。
27.图11为本发明单点激励和多点激励c3检测点加速度响应示意图。
28.图12为本发明单点共振频率下各检测点幅值示意图。
29.图13为本发明多点共振频率下各检测点幅值示意图。
30.图14为本发明单点激励与多点激励下b1检测点应变响应对比曲线示意图。
31.图15为本发明单点激励与多点激励下面内检测点应变响应对比曲线示意图。
32.图16为本发明同频同幅和同频异幅c1检测点加速度响应示意图。
33.图17为本发明同频同幅和同频异幅c3检测点加速度响应示意图。
34.图18为本发明一阶共振频率下各检测点加速度幅值示意图。
35.图19为本发明二阶共振频率下各检测点加速度幅值示意图。
36.图20为本发明非共振频率下各检测点加速度幅值示意图。
37.图21为本发明多点激励下同频异幅和同频同幅b1检测点示意图。
38.图22为本发明多点激励下同频异幅和同频同幅面内检测点示意图。
39.图23为本发明异频异幅多点激励下管形-幅值图示意图。
40.图24为本发明异频异幅多点激励下应变幅值对比图示意图。
41.图中：1、第一激振器；2、第二激振器；3、第一激励顶杆；4、第二激励顶杆；5、第一固定板；6、第二固定板；7、安装板；8、l型夹具；9、p型卡箍；10、管路；11、c1检测点；12、c2检测点；13、c3检测点；14、c4检测点；21、b1检测点；22、b2检测点；23、b3检测点；24、b4检测点；25、b5检测点；26、b6检测点。
具体实施方式
42.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.本发明提供了如图1-24所示的一种多点激励下的管路振动响应规律试验装置，包括振动接收机构和连接机构，振动接收机构由第一激振器1和第二激振器2组成；
44.连接机构由第一激励顶杆3、第二激励顶杆4、管路10和两个l型夹具8组成，第一激励顶杆3设置于第一激振器1的正面，第二激励顶杆4设置于第二激振器2的正面，两个l型夹具8分别设置于第一激励顶杆3和第二激励顶杆4的正面，管路10设置于两个l型夹具8之间；
45.第一激振器1的下方设置有第一固定板5，第二激振器2的下方设置有第二固定板6，第一固定板5和第二固定板6呈不接触设置；
46.两个l型夹具8的底端均设置有安装板7，两个安装板7分别与第一固定板5和第二固定板6呈不接触设置；
47.两个l型夹具8的正面均设置有p型卡箍9，管路10通过两个p型卡箍9安装于两个l型夹具8之间；
48.管路10的外壁设置有c1检测点11、c2检测点12、c3检测点13和c4检测点14，c1检测点11和c3检测点13均为面内应变测点，c2检测点12和c4检测点14均为面外应变测点；
49.管路10的外壁设置有b1检测点21、b2检测点22、b3检测点23、b4检测点24、b5检测点25和b6检测点26，b1检测点21、b2检测点22和b3检测点23为你买面内应变测点，b4检测点24、b5检测点25和b6检测点26为面外应变测点；
50.第一激振器1和第二激振器2分别与两个函数发生器相连接，第一激振器1和第二激振器2分别与两个函数发生器之间设置有功率放大器，函数发生器用于控制功率放大器产生模拟发动机的振动载荷的正弦波波形，第一激振器1和第二激振器2用于接收函数发生器的振动信号产生试验需要的振动载荷；
51.管路10的加速度测试方法为：将四个加速度传感器分别粘贴在c1检测点11、c2检测点12、c3检测点13和c4检测点14位置处，并将四个加速度传感器分别与动态数据采集仪相连接，启动后即可进行测试并获得管路在多点激励下面外和面内振动加速度响应；
52.管路10的应变测试方法为：将六个应变片分别粘贴于b1检测点21、b2检测点22、b3检测点23、b4检测点24、b5检测点25和b6检测点26，将六个应变片连接动态数据采集仪，移动后即可进行测试并获得管路在多点激励下面外和面内振动应变响应；
53.(1)按照如下表1的试验工况能够获得单点激励下典型管路结构的加速度和应变响应振动特性，
54.在单点激励工况下，只开启第一振动器1，分别测试在一阶共振频率ω
n1
＝72hz，二阶共振频率ω
n2
＝200hz，非共振频率ωf＝150hz工况下的加速度和应变响应规律，
55.表1不同频同幅单点激励工况一览表
[0056][0057]
如图4、5所示为不同频率同幅单点激励下加速度响应，根据一阶、二阶的振动沿着面内振动，以x方向的加速度和应变响应的最大情况进行分析对比，如图4、5分别为不同频率下管路c1检测点11、c3检测点13加速度响应变化趋势，图4中管路10沿着面内振动响应最大，相比与其他频率下，一阶共振频率时，加速度响应最大且为14.82g，是二阶共振时加速度幅值的5.80倍，加速度响应变化如此大的原因是与管路结构的一阶振型相关；
[0058]
图5中c3检测点13加速度响应曲线对比图，此时二阶共振频率下加速响应幅值最大，是一阶共振时加速度幅值的2倍，加速度响应变化如此大的原因是与管路10结构的二阶振型相关，同时72hz是加速度响应幅值为7.9g为管路一阶振型的1/4处的加速度幅值；
[0059]
如图6为应变响应变化趋势，根据图中曲线趋势以及应变响应，不同频率下对管路影响较大，一阶共振72hz对管路10上b1检测点21应变响应影响最大，应变响应为124.35με，是二阶共振频率应变响应的2.19倍，是非共振下应变响应的7.9倍，单点激励不同频率同幅值工况下，一阶共振对管路10的应变响应影响最大；
[0060]
(2)按照如表2的试验工况，能够获得在多点激励同频率同幅值工况下典型管路结构的加速度和应变响应振动特性，
[0061]
表2同频同幅试验激励工况一览表
[0062][0063]
同频同幅多点激励不同工况下直管的谐响应试验结果：
[0064]
同频率同幅多点激励下不同工况加速度响应，根据一阶、二阶的振动沿着面内振动，x方向的响应最大，以x方向的加速度和应变响应的最大情况进行分析对比，如图7为不同频率下c1检测点11加速度响应图，其中管路10沿着面内振动响应最大，相较于其他频率，一阶共振频率下加速度响应最大且为25.35g，是二阶共振时加速度幅值的7.64倍，即由二阶共振变为一阶共振频率时加速度响应幅值增加了86.9％，变为非共振时加速度响应幅值减少了96.9％，
[0065]
图8为不同频率下c3检测点13加速度响应，此时二阶共振频率下加速响应幅值最大，且为19.38g，一阶共振频率下为15.78g，非共振下为3.53g，不同频率对管路10加速度影响，二阶共振频率对管路加速度响应影响最大，加速度响应变化如此大的原因是与管路10结构的二阶振型相关，同时72hz是加速度响应幅值为15.78g为管路10一阶振型的1/4处的加速度幅值；
[0066]
如图9为异频激励不同工况下应变响应变化趋势，根据图中曲线趋势以及b1检测点21应变响应，不同频率下对管路10应变响应的影响，一阶共振72hz对管路10应变响应影响最大，是二阶共振频率应变响应的2.19倍，是非共振下应变响应的4.29倍，单激励不同频率同幅值工况下，一阶共振对管路10的应变响应影响最大；
[0067]
单点激励与同频同幅多点激励不同工况下直管的谐响应试验结果：
[0068]
单点激励与多点激励下不同工况响应对比，由图10、11单点激励与多点激励加速度响应对比得出，相比其它频率，一阶共振激励时管路面内(激励方向上)的c1检测点11、c3检测点13响应更大，另外，所有测试频率下，多点激励下的响应比单点激励下的响应更大，特别是一阶共振激励频率下c1检测点11增大约70％，c2检测点12增大1倍，说明多点激励下管,10结构的振动响应更加剧烈，不论激励形式是单点激励还是多点激励，加速度响应的测试均符合管路10结构的振型；
[0069]
表3 c1、c3检测点加速度响应幅值
[0070]
[0071][0072]
如图14、15所示为单点激励与同频同幅激励应变响应对比曲线，结果表明，相比单点激励情形，应变增长趋势不显著，应变幅值几乎与单点激励持平，仅一阶共振频率下，两个激励部位的应变略有增大；
[0073]
表4 b1检测点应变响应幅值
[0074][0075]
当两点以相同振幅激励时，在72hz的一阶共振激励频率下，管道的最大加速度点c1检测点11(管道中点)和应变响应位置b1检测点21沿激励方向，与spe相比，最大加速度和应变幅值分别增加了70.94％和4.73％；在200hz的二阶共振激励频率下，最大加速度响应位置为c3检测点13，最大应变位置为b1检测点21，最大加速度和应变幅值分别增加27.67％和0.17％，应变幅值变化不大，在非共振状态下，最大加速度响应位置为c3检测点13(管道的1/4靠近激励点1)，最大应变位置为b1检测点21，最大加速度和应变幅值分别增加了124.84％和31.61％；
[0076]
(3)按照如表5的试验工况，能够获得在多点激励同频率异幅值工况下典型管路结构的加速度和应变响应振动响应特性，
[0077]
表5同频异幅试验激励工况一览表
[0078][0079]
多点激励下同频同幅和同频异幅不同工况下直管的加速度响应试验对比：
[0080]
c3检测点13加速度响应的比较如图17和图19所示，当频率为200hz时，多点激励同频同幅和同频异幅的加速度响应最大，但同频异幅的响应比同频同幅增加了52.94％，约为72hz一阶共振频率的两倍，在一阶共振频率下，c1检测点11和c3检测点13在两种工况下的加速度响应几乎相同.然而，在二阶共振频率下，c3检测点13在同频异幅下的加速度响应明显增加；
[0081]
多点激励下同频同幅和同频异幅不同工况下直管的应变响应试验对比：
[0082]
同频异幅和同频同幅的应变时域响应比较如图21、22所示、管路10面内b1检测点21的应变响应最大，在不同频率的同频异幅应变响应下，一阶共振72hz对管道应变响应的影响最大，应变响应是二阶共振频率的2.34倍，是非共振频率的6.62倍；
[0083]
将同频异幅和同频同幅的应变响应与其他频率进行比较，一阶共振的72hz应变响应最大，是二阶共振频率应变响应幅值的两倍以上，150hz应变响应幅值最小；
[0084]
(4)按照如表6的试验工况，能够获得在多点激励异频率异幅值工况下典型管路结构的加速度和应变响应振动响应特性，
[0085]
表6异频异幅试验激励工况一览表
[0086][0087]
异频异幅多点激励三种工况下直管的谐响应试验结果对比：
[0088]
从图23可以看出，c1检测点11的加速度响应在异频异幅-2中是最大的，与异频异幅-1和异频异幅-3相比，加速度响应分别增加了36.37％和51.4％，这与激励2的激励幅值增加到30g有关，c3检测点13的最大响应为异频异幅-1，与异频异幅-2和异频异幅-3相比，加速度响应分别增加了35.29％和68.54％，这与激励1的激励幅值增加到30g有关；
[0089]
三种工况下实测应变响应的比较如图24所示，异频异幅-2的应变响应明显大于异频异幅-1和异频异幅3，异频异幅-1和异频异幅-3的应变响应几乎相同，异频异幅-3的应变响应稍大，可以看出，仅增加激励2的加速度对应变响应的影响不明显，然而，当1号激励加速度增加到30g时，应变响应显著增加，b1检测点21、b2检测点22和b3检测点23在管道pp上
的应变响应分别比异频异幅-3高39.74％、36.68％和2倍，从激励1端到激励2端，pp在上述三种工况下的应变响应均呈下降趋势，从pp上的b1检测点21和b2检测点22两点也可以看出，异频异幅-2的振动状况相对较差；
[0090]
根据振动响应的试验特点，综合给出了多点激励下对管道振动影响较大的前三种激励工况(见表7)，由多点激励下一阶共振激励的同频异幅是对管道结构振动响应影响最大的组合，
[0091]
表7多点激励下前三种激励振动情况
[0092][0093][0094]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：1.一种多点激励下的管路振动响应规律试验装置，其特征在于，包括：振动接收机构，所述振动接收机构由第一激振器(1)和第二激振器(2)组成；连接机构，所述连接机构由第一激励顶杆(3)、第二激励顶杆(4)、管路(10)和两个l型夹具(8)组成，所述第一激励顶杆(3)设置于第一激振器(1)的正面，所述第二激励顶杆(4)设置于第二激振器(2)的正面，两个所述l型夹具(8)分别设置于第一激励顶杆(3)和第二激励顶杆(4)的正面，所述管路(10)设置于两个l型夹具(8)之间。2.根据权利要求1所述的一种多点激励下的管路振动响应规律试验装置，其特征在于，所述第一激振器(1)的下方设置有第一固定板(5)，所述第二激振器(2)的下方设置有第二固定板(6)，所述第一固定板(5)和第二固定板(6)呈不接触设置。3.根据权利要求1所述的一种多点激励下的管路振动响应规律试验装置，其特征在于，两个所述l型夹具(8)的底端均设置有安装板(7)，两个所述安装板(7)分别与第一固定板(5)和第二固定板(6)呈不接触设置。4.根据权利要求1所述的一种多点激励下的管路振动响应规律试验装置，其特征在于，两个所述l型夹具(8)的正面均设置有p型卡箍(9)，所述管路(10)通过两个p型卡箍(9)安装于两个l型夹具(8)之间。5.根据权利要求1所述的一种多点激励下的管路振动响应规律试验装置，其特征在于，所述管路(10)的外壁设置有c1检测点(11)、c2检测点(12)、c3检测点(13)和c4检测点(14)，所述c1检测点(11)和c3检测点(13)均为面内应变测点，所述c2检测点(12)和c4检测点(14)均为面外应变测点。6.根据权利要求1所述的一种多点激励下的管路振动响应规律试验装置，其特征在于，所述管路(10)的外壁设置有b1检测点(21)、b2检测点(22)、b3检测点(23)、b4检测点(24)、b5检测点(25)和b6检测点(26)，所述b1检测点(21)、b2检测点(22)和b3检测点(23)为你买面内应变测点，所述b4检测点(24)、b5检测点(25)和b6检测点(26)为面外应变测点。7.根据权利要求1所述的一种多点激励下的管路振动响应规律试验装置，其特征在于，所述第一激振器(1)和第二激振器(2)分别与两个函数发生器相连接，所述第一激振器(1)和第二激振器(2)分别与两个函数发生器之间设置有功率放大器，所述函数发生器用于控制功率放大器产生模拟发动机的振动载荷的正弦波波形，所述第一激振器(1)和第二激振器(2)用于接收函数发生器的振动信号产生试验需要的振动载荷。8.根据权利要求1所述的一种多点激励下的管路振动响应规律试验装置，其特征在于，所述管路(10)的加速度测试方法为：将四个加速度传感器分别粘贴在c1检测点(11)、c2检测点(12)、c3检测点(13)和c4检测点(14)位置处，并将四个加速度传感器分别与动态数据采集仪相连接，启动后即可进行测试并获得管路在多点激励下面外和面内振动加速度响应。9.根据权利要求1所述的一种多点激励下的管路振动响应规律试验装置，其特征在于，所述管路(10)的应变测试方法为：将六个应变片分别粘贴于b1检测点(21)、b2检测点(22)、b3检测点(23)、b4检测点(24)、b5检测点(25)和b6检测点(26)，将六个应变片连接动态数据采集仪，移动后即可进行测试并获得管路在多点激励下面外和面内振动应变响应。
技术总结本发明公开了一种多点激励下的管路振动响应规律试验装置，包括振动接收机构连接机构，振动接收机构由第一激振器和第二激振器组成，连接机构由第一激励顶杆、第二激励顶杆、管路和两个L型夹具组成，第一激励顶杆设置于第一激振器的正面，第二激励顶杆设置于第二激振器的正面，两个L型夹具分别设置于第一激励顶杆和第二激励顶杆的正面，管路设置于两个L型夹具之间。本发明研究了单双激励、频率、激励幅值等因素对管路结构振动响应的差异，以进一步分析获得管路多点激励动态响应规律，为解决工程实际中管路多源振动问题提供了一种动态试验响应规律的数据参考。验响应规律的数据参考。验响应规律的数据参考。
技术研发人员：徐辉 刘伟
受保护的技术使用者：华易航（苏州）航空科技有限公司
技术研发日：2022.07.11
技术公布日：2022/11/1
