CN102494858A

CN102494858A - 生物材料结构振动形状测试***

Info

Publication number: CN102494858A
Application number: CN2011103600865A
Authority: CN
Inventors: 王山山; 邱玲; 杨振宇
Original assignee: Hohai University HHU
Current assignee: Hohai University HHU
Priority date: 2011-11-15
Filing date: 2011-11-15
Publication date: 2012-06-13

Abstract

本发明涉及结构动力学测试***，特别是涉及生物材料结构振动形状测试***。一种生物材料结构振动形状测试***，其特征在于由生物材料结构试件、振动台、基座、激光测振仪组成。振动台产生一定频率的等幅激励。生物材料结构试件与基座一端固定联接，基座另一端与振动台固定在一起。激光测振仪为非接触式扫描激光测振仪，不对生物材料结构产生附件质量影响。当振动台对生物材料结构试件激励时，激光测振仪可测试试件上各测点振动的速度，并进一步给出结构振动的形状。本发明可测试出生物材料结构试件在不同频率激振下的振动形状。

Description

生物材料结构振动形状测试***

技术领域：

本发明涉及结构动力学测试***，特别是涉及生物材料结构振动形状测试***。

背景技术

自然界中的植物和动物，经过亿万年的进化，在承受自身重量及生长环境的荷载过程中，所产生的生物材料具有一些令人惊奇的特性，生物体获得了适应环境的最优结构。现在人们已开展了生物材料结构的众多研究，其成果在航空航天工程、医学工程、建筑工程等领域得到广泛应用。如通过分析蜻蜓膜翅和飞机机身加强框的结构相似性，提取决定蜻蜓膜翅结构优良力学性能的结构特征，将其应用到飞机机身加强框的设计中，可使结构的设计得到优化。如通过研究树叶结构的分枝***形态的最优性及其成长机理，提出的一种新型的自适应成长设计法。这种新的拓扑优化设计方法不但能在板壳加强筋设计中发挥很好的效果，并且能够应用在桁架设计和复合材料设计上。在建筑结构中，也有很多仿生应用，如悬索结构是仿照藤蔓植物和蜘蛛网，用一系列受拉结构作为主要承重构件。生物材料结构，以最科学的方式将其轻巧性和稳定性相结合。充分研究这些大自然的杰作，是很好的寻求解决技术和工程问题的新方法。特别是对生物材料结构振动形状的研究，可优化工程结构的动力性能，设计和制造出更多更好的仿生工程结构。但很多生物材料结构质量很轻，厚度很薄。如蜻蜓翅膀的厚度只有2-3微米。常规测试中传感器无法安装，即使能够安装，其附加质量的影响也无法克服。本发明针对生物材料结构的特点，采用非接触测试技术，可测试出符合实际情况的生物材料结构的振动形状，进一步可为新型仿生工程结构的研发提供技术支撑。

发明内容：

要解决的技术问题

本发明解决的技术问题为可测试出生物材料结构振动形状。

技术方案

一种生物材料结构振动形状测试***，其特征在于由生物材料结构试件、振动台、基座、激光测振仪组成；生物材料结构试件与基座一端固定联接，基座另一端与振动台固定在一起；振动台产生一定频率的等幅激励。。

所述的振动台为机械式振动台、液压式振动台、电动式振动台。

所述的生物材料结构为蜻蜓翅膀、蝉翅膀、蜜蜂翅膀、树叶。

具体说明

本发明包括生物材料结构试件、振动台、基座、激光测振仪。振动台产生一定频率的等幅激励。生物材料结构试件与基座一端固定联接，基座另一端与振动台固定在一起。激光测振仪为非接触式扫描激光测振仪，不对生物材料结构产生附件质量影响。当振动台对生物材料结构试件激励时，激光测振仪可测试试件上各测点振动的速度。由此激光测振仪可测试出生物材料结构试件在不同频率激振下的振动形状。本发明所述的结构为结构动力学中结构的概念，生物材料结构为蜻蜓翅膀、蝉翅膀、蜜蜂翅膀、树叶。所述的振动台为机械式振动台、液压式振动台、电动式振动台。所述的激光测振仪为非接触式扫描激光测振仪。

有益效果

本发明由振动台对生物材料结构试件施加一定频率、幅值恒定的激励，使生物材料结构试件产生一个稳态振动，由非接触式扫描激光测振仪记录结构不同位置的振动速度，从而给出整个生物材料结构的振动形状。本发明操作简单，维修方便，并将传统的测试方法和现代测试技术定量化的特点相结合，可给出生物材料结构的振动形状，并可定量地给出结构上关键点振动速度的具体量值。测试***可广泛应用于生物材料结构振动形状的测试。

附图说明：

图1为本发明生物材料结构的振动形状测试***实施方式的剖视图；其中振动台1、基座2、结构试件3、激光测振仪4。

其中：1-振动台；2-基座；3-生物材料结构试件；4-激光测振仪。

图2为在定频5Hz,激励幅值10m/s²时树叶振动形状图。

图3为在定频10Hz,激励幅值10m/s²时树叶振动形状图。

五、具体实施方式

实施例1

图1所示本发明生物材料结构的振动形状测试***包括生物材料结构试件3、振动台1、基座2、激光测振仪4。生物材料结构3试件与基座2一端固定联接，基座2另一端与振动台1固定在一起。振动台1产生一定频率的等幅激励。激光测振仪4为非接触式扫描激光测振仪，激光测振仪可测试试件在振动过程中不同点的振动速度，再由不同点的振动速度给出整个试件的振动形状。因此可测试出生物材料结构试件在不同频率激振下的振动形状。本实施例中：振动台1为苏州实验仪器总厂生产的DYS-300-2-60电动振动台。试件3为玉兰树树叶。激光测振仪为德国POLYTEC公司生产的PSV-I-400型非接触扫描式激光测振仪。

采用玉兰树叶作为生物材料结构试件。实验时电动振动台产生定频5Hz、激励幅值10m/s²的稳态激励及定频10Hz、激励幅值10m/s²的稳态激励。图2给出在定频5Hz,激励幅值10m/s²时树叶振动形状图。图3给出在定频10Hz,激励幅值10m/s²时树叶振动形状图。测试***除可给出整个试件的振动形状图，还可给出试件上每个测点的具体数值。如当定频5Hz、激励幅值10m/s²的稳态激励时，树叶最上、最下、最左、最右、中间五个关键测点的振动速度分别为563.5mm/s、-90.4mm/s、-114.0mm/s、-16.4mm/s、-76.6mm/s。当定频10Hz、激励幅值10m/s²的稳态激励时，树叶最上、最下、最左、最右、中间五个关键测点的振动速度分别为80.2mm/s、104.2mm/s、50.89mm/s、-101.0mm/s、-27.8mm/s。

Claims

1.一种生物材料结构振动形状测试***，其特征在于由生物材料结构试件、振动台、基座、激光测振仪组成；生物材料结构试件与基座一端固定连接，基座另一端与振动台固定在一起。

2.根据权利要求1所述的一种生物材料结构振动形状测试***，其特征在于所述的振动台为机械振动台、液压式振动台或电动式振动台。

3.根据权利要求1所述的一种生物材料结构振动形状测试***，其特征在于所述的生物材料结构为蜻蜓翅膀、蝉翅膀、蜜蜂翅膀、树叶。