目的對該試驗夾具進行改進設計,使試驗夾具首階模態(tài)頻率大于60 Hz。方法基于模態(tài)分析方法,分別采取改進夾具結構形式和改變夾具邊界條件兩種改進方式進行優(yōu)化設計。結果根據模態(tài)分析結果發(fā)現,夾具結構形式改進對模態(tài)頻率提高的效果不明顯,改變邊界條件能夠顯著提高夾具頻率。改進后試驗夾具首階模態(tài)頻率為69.5 Hz,大于試驗輸入載荷頻率范圍。結論試驗夾具的固有頻率應避開振動試驗輸入載荷頻率范圍,避免對試驗結果造成影響。 

【文章來源】：裝備環(huán)境工程. 2020,17(05)

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【部分圖文】：

振動夾具模態(tài)分析

在進行振動試驗時，試件是通過夾具安裝在振動臺面上，其力學模型如圖1所示。m1和m2分別為試件和夾具的質量，k1、c1分別為試件與夾具連接面的剛度、阻尼，k2、c2分別為夾具與激振臺連接面的剛度、阻尼。如果夾具由多個部件組成，則夾具就會有多個質量、連接剛度和阻尼。為了簡化分析，在此只考慮夾具僅具有1個質量、連接剛度和阻尼的情況。試件上典型的振動響應與激勵的傳遞函數頻域特性曲線如圖2所示，其中f1和f2分別為試件子系統(tǒng)和夾具子系統(tǒng)的固有頻率。在進行掃頻或寬帶隨機振動試驗時，如果夾具子系統(tǒng)固有頻率f2處于激勵載荷的頻率范圍內，試驗過程中就會發(fā)生共振，響應譜在f2處出現尖峰。如果超過試件能承受的應力范圍，則會破壞試件，嚴重時會造成過試驗。

為提高試驗夾具的固有頻率，改進夾具結構形式，提高夾具的剛度，在夾具結構端部和四根支柱之間分別增加角撐和斜撐。改進后的有限元模型如圖5所示，然后進行模態(tài)分析，結果見表1。采用加角撐和斜撐的改進方法后，試驗夾具的結構特性仍然不能滿足要求，又通過在外圍加支撐框，進一步改進試驗夾具。外圍加支撐框的夾具三維模型如圖6所示，模態(tài)分析結果見表1。

【參考文獻】：
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