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机械研究与应用 · 2 0 1 3 年 第1 期( 第2 6 卷, 总 第1 2 3 期) 研究与分析
振动试验夹具设计及模态分析
许江文, 武艳波, 马洪斌
(中国电子科技集团公司 第十八研究所, 河北 天津 3 0 0 3 8 4)
摘 要: 夹具是连接试件与振动台的连接器, 振动夹具的一阶固有频率是衡量夹具设计可靠性的重要参数之一, 也是
振动试验可靠性的关键因素之一。在设计出某产品的夹具后 , 通过 D u n k e r l e y方程理论估算该夹具的一阶固
有频率, 并对其结构进行改进 , 以满足试验要求。
关键词: 振动; 夹具 ; 模态分析; D u n k e r l e y方程
中图分类号: T G 7 5 文献标志码: A 文章编号: 1 0 0 7 - 4 4 1 4 ( 2 0 1 3 ) 0 1 — 0 0 0 3 — 0 2
Vi b r a t i o n t e s t f ix t u r e de s i g n a nd mo d al a na l y s i s
Xu J i a n g —we n,Wu Ya n_b o,Ma Ho n g -b i n
( 1 8 t h r e s e a r c h i n s t i t u t e o f C h i n a e l e c t r o n i c s t e c h n o l o g y g r o u p c o r p o r a t i o n , T i a n f i n H e b e i 3 0 0 3 8 4, C h i n a)
Abs t r ac t:Th e f ix t u r e i s t h e c o n n e c t o r whi c h c o n ne c t s s p e c i me n a nd v i b r a t i o n t a b l e.Th e f ir s t n a t ur e f r e q ue nc y o f v i b r a t i o n f i x —
t ur e i s o n e o f t h e i mp o r t a n t pa r a me t e r s o f me a s ur i ng f ix t u r e r e l i a bi l i t y,i t i s a l s o o ne o f t h e k e y f a c t o r s o f t he v i b r a t i o n t es t r e l i -
a b i l i t y .The f i x t ur e i s d e s i g n e d a nd t h e f ir s t -o r de r na t ur a l f r e qu e n c y i s e s t i ma t e d f o l l o wi n g Du nk e r l e y e q ua t i o n t he o r y a nd t h e
s t r u c t u r e i s i mpr o v e d f o r t he t e s t r e q u i r e me n t s .
Ke y wo r d s :v i b r a t i o n;f i x t u r e ;mo d a l a n a l y s i s ;Du n k e r l e y e q u a t i o n t h e o r y
许江文, 武艳波, 马洪斌
(中国电子科技集团公司 第十八研究所, 河北 天津 3 0 0 3 8 4)
摘 要: 夹具是连接试件与振动台的连接器, 振动夹具的一阶固有频率是衡量夹具设计可靠性的重要参数之一, 也是
振动试验可靠性的关键因素之一。在设计出某产品的夹具后 , 通过 D u n k e r l e y方程理论估算该夹具的一阶固
有频率, 并对其结构进行改进 , 以满足试验要求。
关键词: 振动; 夹具 ; 模态分析; D u n k e r l e y方程
l 引 言
振动夹具的功用是从振动台将机械能不失真地 传递给试件。由于试验产品的不同, 夹具的结构和形 状不尽相同, 一般把夹具分为专用夹具和通用夹具。
专用夹具须根据产品结构和试验要求定制, 通用夹具的结构包括立方体型夹具、 盒式夹具、 半球形夹具、 锥形夹具、 L型和 T型夹具等¨ ] 。夹具在总体设计上要
求重量轻、 刚度质量比大, 在试验频率范围内部发生 共振。振动夹具的一阶共振频率大于试件一阶共振频率的3— 4倍。在夹具设计时还要求夹具的横向运
动( 垂直于激振方向) 和其波形失真要小 j 。对于夹具的一阶共振频率的分析方法包括理论计算、 有限元仿真和振动试验等方法。采用有限元建模时, 往往受
到建模精度、 单元数的多少等限制, 且计算周期长。笔者采用 D u n k e r l e y方程 对某产品的试验夹具进行理论分析计算, 并通过扫频试验验证其合理性。
2 振动夹具设计
为模拟某型号电子元件的实际连接边界, 该振动 夹具采用“ L ” 型结构, 如图 1所示, 夹具材料采用铝合金。分析该夹具, 将其看作2个垂直梁 A和 1 个水
平梁 B 。首先考虑垂直梁构件 A。构件 A可作为一 个刚性连接到基板 的悬臂梁, 受均布载荷 ( 自身重 量) 。此外, 每个垂直梁还作用有构件 B的一半重
量, 看作集中载荷。铝合金材料弹性模量 = 7 2 G P a 。