時(shí)域衰減信號(hào)的復(fù)合材料葉片阻尼不確定性測(cè)試

梁曉龍，李 暉，牛 義，周正學(xué)

(東北大學(xué) 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院，沈陽(yáng) 110819)

時(shí)域衰減信號(hào)的復(fù)合材料葉片阻尼不確定性測(cè)試

梁曉龍，李 暉，牛 義，周正學(xué)

(東北大學(xué) 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院，沈陽(yáng) 110819)

基于復(fù)合材料葉片的時(shí)域衰減信號(hào)，對(duì)其阻尼的不確定性進(jìn)行測(cè)試研究。首先，組建復(fù)合材料葉片的阻尼測(cè)試系統(tǒng)，提出具體的阻尼不確定性測(cè)試流程，并通過“標(biāo)準(zhǔn)差”指標(biāo)來量化表征某一階阻尼的不確定性程度；然后，以三種不同類型的TC500碳纖維/樹脂基復(fù)合材料直板葉片為研究對(duì)象，通過測(cè)試獲取其在不同衰減時(shí)刻的阻尼結(jié)果，并證明其阻尼確實(shí)存在不確定性現(xiàn)象；最后，討論激勵(lì)幅度、邊界條件、背景噪聲對(duì)復(fù)合材料葉片某一階阻尼不確定性的影響程度和影響規(guī)律，并提出采用線性平均法來準(zhǔn)確獲得其阻尼結(jié)果。

振動(dòng)與波；時(shí)域衰減信號(hào)；復(fù)合材料葉片；阻尼；不確定性測(cè)試；影響因素分析

復(fù)合材料葉片廣泛應(yīng)用于工程實(shí)際中，如太陽(yáng)能帆板、航空發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片以及大型風(fēng)力機(jī)葉片等[1–3],隨著它們的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜、工作環(huán)境越來越苛刻，其振動(dòng)問題也越來越突出，由此引發(fā)的振動(dòng)超標(biāo)、磨損、疲勞失效等故障問題也越來越突出[4–7]。在復(fù)合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的振動(dòng)和噪聲控制中，阻尼特性由于可以客觀反映結(jié)構(gòu)系統(tǒng)振動(dòng)過程中能量耗散的快慢程度，因而得到了越來越多工程技術(shù)人員的重視。但由于復(fù)合材料葉片結(jié)構(gòu)阻尼機(jī)理的復(fù)雜性[8]，例如，其阻尼參數(shù)可能會(huì)受到復(fù)合材料中增強(qiáng)相與基體的界面強(qiáng)度、邊界約束條件、激勵(lì)幅度、背景噪聲及環(huán)境溫度等因素的影響[9–10]，使阻尼的測(cè)量及評(píng)價(jià)具有很大程度的不確定性。因此，關(guān)于復(fù)合材料葉片阻尼測(cè)試的研究還應(yīng)進(jìn)一步深入。

目前，用于描述復(fù)合材料葉片阻尼的阻尼參量有很多，包括相位差角、對(duì)數(shù)衰減系數(shù)、品質(zhì)因子、損耗因子等[11]。人們一般通過時(shí)、頻域兩類阻尼測(cè)試方法來獲取復(fù)合材料葉片阻尼參數(shù)。例如，Mahi和Assarar對(duì)復(fù)合材料懸臂梁的阻尼特性進(jìn)行了測(cè)試，發(fā)現(xiàn)復(fù)合梁結(jié)構(gòu)在不同的激振頻率下表現(xiàn)出不同的阻尼值[12]。Crane和Gillespie搭建脈沖激勵(lì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，對(duì)三類不同材料復(fù)合梁試件的損耗因子進(jìn)行了測(cè)試，研究發(fā)現(xiàn)90°纖維復(fù)合梁的阻尼性能要優(yōu)于0°纖維復(fù)合梁[13]。Berthelot和Sefrani利用錘擊法獲得芳綸纖維和玻璃纖維兩種復(fù)合梁結(jié)構(gòu)的頻響函數(shù)，并獲得了模態(tài)損耗因子等參數(shù)[14]。Botelho等也利用自由振動(dòng)衰減法測(cè)試出碳纖維材料各階模態(tài)的固有頻率和阻尼比[15]。Sum Nam Jung等人通過應(yīng)變能損耗計(jì)算出復(fù)合材料葉片結(jié)構(gòu)的阻尼比[16]。Kostopoulos和Korontzis通過自由振動(dòng)衰減法獲得了碳纖維/樹脂復(fù)合懸臂梁的阻尼參數(shù)，并發(fā)現(xiàn)了該類型復(fù)合結(jié)構(gòu)的阻尼與激振頻率存在非線性的依賴關(guān)系[17]。李典森等人通過時(shí)域衰減信號(hào)獲得了三維編復(fù)合材料懸臂梁結(jié)構(gòu)的阻尼比及損耗因子，并得出結(jié)論三維編織復(fù)合材料的阻尼性能隨編織纖維角的增大、纖維體積含量的降低而提高[18]。楊強(qiáng)等人對(duì)某航空發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)合材料葉片進(jìn)行了模態(tài)測(cè)試，通過最小二乘復(fù)指數(shù)法獲得復(fù)合材料葉片結(jié)構(gòu)的頻率、振型及阻尼[19]。楊云昭等人對(duì)碳纖維梁結(jié)構(gòu)的阻尼特性也進(jìn)行了測(cè)試，研究發(fā)現(xiàn)損耗因子隨著鋪層角度的增大而增大，且隨著振動(dòng)頻率變化，在某一頻率下達(dá)到最大的損耗因子[20]。倪楠楠和溫月芳等人通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試了無紡布/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料懸臂梁結(jié)構(gòu)的共振頻率及自由振動(dòng)衰減曲線并計(jì)算了其損耗因子[21]。

從當(dāng)前可掌握的文獻(xiàn)資料來看，國(guó)內(nèi)外研究人員針對(duì)復(fù)合材料葉片結(jié)構(gòu)的阻尼特性開展了大量的研究工作，但許多文獻(xiàn)在采用包絡(luò)線或?qū)?shù)衰減法獲取阻尼時(shí)，并沒有考慮時(shí)域衰減信號(hào)的不同衰減時(shí)刻對(duì)阻尼參數(shù)的影響。同時(shí)，筆者在測(cè)試實(shí)踐中還發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料葉片的阻尼會(huì)受到激勵(lì)幅度、邊界條件、環(huán)境溫度等因素的影響，其振動(dòng)衰減信號(hào)也很容易受到背景噪聲的干擾。由此可見，基于時(shí)域衰減信號(hào)獲得復(fù)合材料葉片阻尼具有很大的不確定性，因此，有必要對(duì)該問題進(jìn)行更深入的研究。

本文基于復(fù)合材料葉片的時(shí)域衰減信號(hào)，對(duì)其阻尼的不確定性進(jìn)行了測(cè)試研究。首先，組建了復(fù)合材料葉片的阻尼測(cè)試系統(tǒng)，提出了具體的阻尼不確定性測(cè)試流程，并通過“標(biāo)準(zhǔn)差”指標(biāo)來量化表征某1階阻尼的不確定性程度；然后，以三種不同類型的TC 500碳纖維/樹脂基復(fù)合材料直板葉片為研究對(duì)象，通過測(cè)試獲取其在不同衰減時(shí)刻的阻尼結(jié)果，并證明其阻尼確實(shí)存在不確定性現(xiàn)象；最后，討論了激勵(lì)幅度、邊界條件、背景噪聲對(duì)復(fù)合材料葉片某1階阻尼的不確定性的影響程度和影響規(guī)律，并提出了采用線性平均法來準(zhǔn)確獲得其阻尼結(jié)果。

1 復(fù)合材料葉片阻尼測(cè)試系統(tǒng)

1.1 測(cè)試研究對(duì)象

本文面向復(fù)合材料直板葉片，基于時(shí)域衰減信號(hào)進(jìn)行阻尼不確定性測(cè)試，實(shí)驗(yàn)對(duì)象分別為A、B、C三種不同類型的復(fù)合材料直板葉片，其實(shí)物圖如圖1所示。

圖1 三種不同類型的復(fù)合材料直板葉片

A、B、C型復(fù)合材料葉片均由TC 500碳纖維/樹脂基復(fù)合材料制作而成，每個(gè)鋪層具有相同的厚度和纖維體積分?jǐn)?shù)；它們的長(zhǎng)、寬、厚尺寸均為230 mm×130 mm×2.36 mm。其中，A型葉片為對(duì)稱正交鋪設(shè)，即[(0°、0°、90°、90°)5、0°]，鋪層共有21層；B型葉片為編織鋪設(shè)，編織角為+45°/-45°，共有12層；C型葉片也為編織鋪設(shè)，編織角為+90°/0°，鋪層共有12層。

1.2 測(cè)試系統(tǒng)

為了精確有效地獲取復(fù)合材料葉片的阻尼參數(shù)，筆者采用模態(tài)力錘來對(duì)其進(jìn)行脈沖激勵(lì)，利用金盾電磁振動(dòng)臺(tái)對(duì)其進(jìn)行掃頻和定頻激勵(lì)，并通過非接觸激光測(cè)振儀來獲取其振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)。同時(shí)，使用LMS數(shù)據(jù)采集儀和移動(dòng)工作站對(duì)激勵(lì)信號(hào)和響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和分析處理。圖2給出了獲取復(fù)合材料葉片阻尼時(shí)所搭建的測(cè)試系統(tǒng)，表1給出了測(cè)試系統(tǒng)中各部分儀器及傳感器的具體型號(hào)。

圖2 復(fù)合材料葉片阻尼測(cè)試系統(tǒng)

2 復(fù)合材料葉片阻尼不確定性測(cè)試流程

基于時(shí)域衰減信號(hào)進(jìn)行復(fù)合材料葉片阻尼不確定性測(cè)試，首先要獲得復(fù)合材料葉片的各階固有頻率，此步驟可以通過錘擊法獲得其各階固有頻率的大致范圍，再利用振動(dòng)臺(tái)對(duì)其進(jìn)行掃頻激勵(lì)準(zhǔn)確獲取各階固有頻率。然后，采用定頻共振激勵(lì)待復(fù)合材料葉片達(dá)到穩(wěn)態(tài)響應(yīng)后停止激勵(lì)，并用非接觸激光測(cè)振儀測(cè)量時(shí)域衰減信號(hào)。最后，通過包絡(luò)線法獲得該信號(hào)在不同衰減時(shí)刻對(duì)應(yīng)的阻尼比，并對(duì)其不確定性進(jìn)行評(píng)價(jià)。測(cè)試流程共包括以下幾個(gè)關(guān)鍵步驟：

表1 復(fù)合材料葉片阻尼測(cè)試相關(guān)儀器

（1）確定測(cè)試所需的邊界條件及測(cè)點(diǎn)的位置

為了模擬復(fù)合材料直板葉片在葉盤上的裝配方式，測(cè)試采用懸臂約束邊界條件。首先將復(fù)合材料葉片通過夾具固定在激振工作臺(tái)上，并通過力矩扳手來確定其夾具上夾緊螺栓的力矩值，應(yīng)以統(tǒng)一規(guī)定的力矩來擰緊A、B、C型葉片進(jìn)行測(cè)試。約束后的直板葉片的長(zhǎng)、寬、厚尺寸均為200 mm×130 mm×2.36 mm。接下來進(jìn)行測(cè)點(diǎn)位置的確定，經(jīng)過反復(fù)測(cè)試對(duì)比，為了使振動(dòng)響應(yīng)較強(qiáng)又不超出激光測(cè)振儀的量程，測(cè)點(diǎn)位置選取在距離直板葉片約束端190 mm，且距離右側(cè)自由邊20 mm處。

（2）通過錘擊法初步獲得復(fù)合材料葉片固有頻率

使用模態(tài)力錘對(duì)復(fù)合材料葉片進(jìn)行脈沖激勵(lì)并獲得力信號(hào)，同時(shí)使用非接觸激光測(cè)振儀獲得響應(yīng)信號(hào)。通過LMS軟件分析出頻響函數(shù)峰值所對(duì)應(yīng)的頻率，初步獲得復(fù)合材料葉片的固有頻率。

（3）通過掃頻法精確獲得復(fù)合材料葉片固有頻率

用振動(dòng)臺(tái)以基礎(chǔ)激勵(lì)的方式對(duì)懸臂復(fù)合材料葉片結(jié)構(gòu)進(jìn)行定幅掃頻激勵(lì)，掃頻區(qū)間可以選擇為錘擊獲得的某階固有頻率的75%～125%，在此頻段內(nèi)以能夠有效消除瞬態(tài)振動(dòng)的掃頻速度進(jìn)行掃頻測(cè)試（通常小于1 Hz/s）；用激光測(cè)振儀進(jìn)行響應(yīng)信號(hào)的采集，并對(duì)時(shí)域原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分時(shí)段FFT變換處理，通過辨識(shí)響應(yīng)峰值來精確識(shí)別復(fù)合材料葉片的各階固有頻率。

（4）獲取時(shí)域衰減信號(hào)

在精確獲得復(fù)合材料葉片各階固有頻率的基礎(chǔ)上，用振動(dòng)臺(tái)以某階固有頻率定頻、定幅激勵(lì)復(fù)合材料葉片；待結(jié)構(gòu)達(dá)到穩(wěn)態(tài)響應(yīng)后停止激勵(lì)，同時(shí)使用激光測(cè)振儀記錄該階固有頻率激勵(lì)下的時(shí)域衰減信號(hào)。

（5）通過包絡(luò)線法獲得阻尼

由于測(cè)試時(shí)，復(fù)合材料葉片時(shí)域衰減信號(hào)的總衰減時(shí)長(zhǎng)并不相同（受到激勵(lì)幅度、模態(tài)階次、邊界條件等因素的影響），為了方便比對(duì)阻尼測(cè)試結(jié)果，分別設(shè)定了四個(gè)固定的衰減時(shí)刻t1、t2、t3、t4，并在上述四個(gè)衰減時(shí)刻通過包絡(luò)線法獲得復(fù)合材料葉片的阻尼結(jié)果。圖3給出了某次測(cè)試獲得的不同衰減時(shí)刻對(duì)應(yīng)的包絡(luò)線圖，此時(shí)t1、t2、t3、t4，分別設(shè)定為0.25 s，0.5 s，0.75 s，1 s，不同衰減時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的包絡(luò)線分別為l1、l2、l3、l4。

圖3 復(fù)合材料葉片衰減信號(hào)在不同衰減時(shí)刻的包絡(luò)線圖

（6）對(duì)復(fù)合材料葉片的阻尼不確定性進(jìn)行評(píng)價(jià)在四個(gè)固定的衰減時(shí)刻t1、t2、t3、t4，通過包絡(luò)線法獲得了復(fù)合材料葉片在某1階模態(tài)的阻尼比ξ1，ξ2，ξ3，ξ4之后，通過線性平均方法，將上述4個(gè)阻尼結(jié)果的平均值作為最終的某階模態(tài)阻尼結(jié)果。進(jìn)一步，求取上述4個(gè)衰減時(shí)刻對(duì)應(yīng)阻尼比的標(biāo)準(zhǔn)差，來量化表征某1階阻尼不確定性的程度，以便可以科學(xué)地評(píng)價(jià)其阻尼的不確定性。其中4個(gè)衰減時(shí)刻對(duì)應(yīng)阻尼比的標(biāo)準(zhǔn)差s表達(dá)式為

式中ξi為在固定衰減時(shí)刻ti通過包絡(luò)線法獲得的某1階模態(tài)的阻尼比，ξavg為4個(gè)固定衰減時(shí)刻對(duì)應(yīng)的阻尼比的平均值。

3 阻尼不確定性測(cè)試結(jié)果確認(rèn)

3.1 A型復(fù)合材料直板葉片不確定性測(cè)試結(jié)果

通過1.2部分搭建的測(cè)試系統(tǒng)，按照2中所提出的測(cè)試流程對(duì)A型復(fù)合材料直板葉片進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試所獲得的前6階固有頻率如表2所示。

然后，獲取A型復(fù)合材料直板葉片在不同衰減時(shí)刻對(duì)應(yīng)的阻尼參數(shù)，其中4個(gè)固定的衰減時(shí)刻t1、t2、t3、t4分別設(shè)定為0.25 s，0.5 s，0.75 s，1 s。為證明A型葉片阻尼的不確定性是客觀存在的，對(duì)A型葉片進(jìn)行三次重復(fù)測(cè)試。

表2 A型復(fù)合材料直板葉片前6階固有頻率/Hz

表3、表4、表5給出了三次測(cè)試中A型葉片在不同衰減時(shí)刻辨識(shí)出的阻尼結(jié)果及其標(biāo)準(zhǔn)差。圖4則給出了A型葉片的前6階模態(tài)在不同衰減時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的阻尼比（圖中的阻尼比為三次測(cè)試結(jié)果的平均值）。

圖4 A型葉片前6階模態(tài)在不同衰減時(shí)刻對(duì)應(yīng)的阻尼比

根據(jù)A型葉片的三次阻尼測(cè)試結(jié)果可以看出，其各階阻尼對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差位于0.48%～10.63%之間。因此，可知由于所選衰減時(shí)刻的差異，確實(shí)會(huì)產(chǎn)生阻尼結(jié)果的不確定性。同時(shí)，三次測(cè)試獲得的阻尼結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)差都比較接近，更加證明了A型葉片阻尼不確定性的存在不是偶然現(xiàn)象。

3.2 B型和C型葉片阻尼不確定性測(cè)試結(jié)果

上述的測(cè)試說明了A型葉片基于時(shí)域衰減信號(hào)獲得的阻尼具有不確定性。對(duì)于其它類型復(fù)合材料葉片的阻尼是否也具有這樣的不確定性，筆者選取與A型葉片不同類型的B、C型葉片，同樣通過1.2部分搭建的測(cè)試系統(tǒng)，按照2中所提出的測(cè)試流程對(duì)其各進(jìn)行一次測(cè)試并比對(duì)。表6、表7給出了B型葉片和C型葉片在不同衰減時(shí)刻辨識(shí)出的阻尼結(jié)果及其標(biāo)準(zhǔn)差。

根據(jù)B型葉片和C型葉片的測(cè)試結(jié)果可以看出，他們?cè)诓煌p時(shí)刻ti獲得的阻尼比不相同，其各階的阻尼比對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差在0.55%～6.20%之間，進(jìn)一步說明，基于時(shí)域衰減信號(hào)所獲得的復(fù)合材料葉片阻尼均具有不確定性。

4 復(fù)合材料葉片阻尼不確定性的影響因素分析

表3 A型葉片第一次阻尼測(cè)試結(jié)果及其標(biāo)準(zhǔn)差

表4 A型葉片第二次阻尼測(cè)試結(jié)果及其標(biāo)準(zhǔn)差

表5 A型葉片第三次阻尼測(cè)試結(jié)果及其標(biāo)準(zhǔn)差

以A型葉片作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，詳細(xì)討論激勵(lì)幅度、邊界約束條件及背景噪聲等因素對(duì)其阻尼不確定性的影響規(guī)律。

表6 B型復(fù)合材料葉片的阻尼測(cè)試結(jié)果及其標(biāo)準(zhǔn)差

表7 C型復(fù)合材料葉片的阻尼測(cè)試結(jié)果及其標(biāo)準(zhǔn)差

4.1 激勵(lì)幅度

選取1 g、2 g、4 g、6 g四個(gè)激勵(lì)幅度，以A型葉片的第3階固有頻率對(duì)其進(jìn)行定頻激勵(lì)，待達(dá)到穩(wěn)態(tài)響應(yīng)后停止激勵(lì)，獲取其時(shí)域衰減信號(hào)。表8給出了該信號(hào)在不同衰減時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的第3階阻尼比及其標(biāo)準(zhǔn)差，圖5還給出了不同激勵(lì)幅度下其阻尼的變化曲線（其中4個(gè)不同的衰減時(shí)間t1、t2、t3、t4分別設(shè)定為0.25 s，0.5 s，0.75 s，1 s）。

表8 不同激勵(lì)幅度下A型葉片第3階阻尼比及其標(biāo)準(zhǔn)差

對(duì)上述結(jié)果進(jìn)行分析可知，A型葉片第3階阻尼比的標(biāo)準(zhǔn)差位于1.25%～2.59%之間，且隨著激勵(lì)幅度的增加，其阻尼的不確定性程度在逐漸增大。同時(shí)，隨著衰減時(shí)間的持續(xù)和激勵(lì)幅度的減小，其阻尼結(jié)果呈現(xiàn)出逐步增大的趨勢(shì)，這種現(xiàn)象是由于復(fù)合材料葉片的阻尼具有振幅依賴性所造成的。后續(xù)有必要針對(duì)這種非線性現(xiàn)象，從理論上建立其非線性阻尼模型，進(jìn)一步解釋其非線性變化的能量耗散機(jī)理。

4.2 邊界條件

首先，使用50 Nm的力矩來擰緊A型葉片夾具上的四個(gè)M8螺栓，并通過力矩扳手來調(diào)整螺栓的擰緊力矩值，以模擬不同邊界條件的變化。然后，分別在螺栓100%、75%、50%、25%擰緊條件下，依次按照2中所提出的測(cè)試流程進(jìn)行阻尼測(cè)試。表9則給出了不同邊界條件下A型葉片第3階阻尼結(jié)果及其標(biāo)準(zhǔn)差。

圖5 A型葉片在不同激勵(lì)幅度下的第3階阻尼變化曲線

表9 不同邊界條件下A型葉片第3階阻尼比及其標(biāo)準(zhǔn)差

根據(jù)A型葉片在不同邊界條件下的測(cè)試結(jié)果可以看出，其第3階阻尼比的標(biāo)準(zhǔn)差在1.89%～3.83%之間。且隨著邊界條件約束能力變差，其標(biāo)準(zhǔn)差也逐漸減小，即阻尼的不確定性程度在逐步減小。這可能是由于邊界條件的弱化導(dǎo)致阻尼性能降低，因而在不同的衰減時(shí)刻，A型葉片對(duì)應(yīng)的阻尼結(jié)果的差別變小。

4.3 背景噪聲

在測(cè)試中發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料葉片的時(shí)域衰減信號(hào)很容易受到背景噪聲的干擾，因此討論背景噪聲對(duì)其阻尼不確定性的影響，在1.2部分搭建的測(cè)試系統(tǒng)中，增加了高壓空氣激勵(lì)所帶來的背景噪聲的影響，并分別在正常實(shí)驗(yàn)環(huán)境和背景噪聲環(huán)境下，對(duì)A型葉片的第3階阻尼進(jìn)行測(cè)試，表10給出了兩種環(huán)境下獲得的第3階阻尼結(jié)果及其標(biāo)準(zhǔn)差。

表10 有無背景噪聲下A型葉片第3階阻尼比及其標(biāo)準(zhǔn)差

根據(jù)表10測(cè)試結(jié)果可以看出，A型葉片在有背景噪聲的環(huán)境下，其第3階阻尼對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差為4.29%，大于正常實(shí)驗(yàn)環(huán)境下的標(biāo)準(zhǔn)差值，因此可知復(fù)合材料葉片的阻尼會(huì)受到背景噪聲的影響，且其阻尼不確定性的程度會(huì)隨著背景噪聲的增大而增大。

Clouds come together northeastward in summer, several-day rain is coming;clouds come together southeastward in winter, white snow is coming then.

綜上所述，通過對(duì)復(fù)合材料葉片開展的阻尼測(cè)試實(shí)驗(yàn)可知，其阻尼確實(shí)存在著不確定性現(xiàn)象，且其不確定性的程度會(huì)受到激勵(lì)幅度、邊界條件、背景噪聲的影響。為解決不確定性帶來的阻尼參數(shù)辨識(shí)問題，本文提出了線性平均方法，將自由衰減信號(hào)中多個(gè)衰減時(shí)刻對(duì)應(yīng)的阻尼結(jié)果的平均值，作為最終的某階模態(tài)阻尼結(jié)果。該方法操作方便、原理簡(jiǎn)潔易懂，能夠快速獲取某1階阻尼參數(shù)，并在一定程度上降低了背景噪聲信號(hào)對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。

5 結(jié)語

本文基于時(shí)域衰減信號(hào)，通過包絡(luò)線法獲得了復(fù)合材料葉片在不同衰減時(shí)刻下的阻尼結(jié)果，研究發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料葉片確實(shí)存在阻尼不確定性現(xiàn)象。

同時(shí)，對(duì)復(fù)合材料葉片阻尼不確定性的影響因素進(jìn)行分析，研究發(fā)現(xiàn)：

（1）隨著激勵(lì)幅度的減小，復(fù)合材料葉片的阻尼不確定性的程度逐漸減小，其阻尼具有振幅依賴性這一非線性特征；

（2）隨著邊界條件約束能力變差，復(fù)合材料葉片在不同衰減時(shí)刻下阻尼比的標(biāo)準(zhǔn)差由3.83%降低到1.89%，其阻尼不確定性的程度逐漸減??；

（4）可以通過線性平均的方法來獲得復(fù)合材料葉片某階阻尼的最終結(jié)果，進(jìn)而求取標(biāo)準(zhǔn)差來量化表征其阻尼的不確定性程度。

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Damping Uncertainty Test of Composite Blades Based on Time-domainAttenuation Signals

LIANG Xiao-long,LI Hui,NIU Yi,ZHOU Zheng-xue
(School of Mechanical Engineering&Automation,Northeastern University,Shenyang 110819,China)

The damping uncertainty of composite blades is tested and studied using time-domain attenuation signals.First of all,the damping test system for composite blades is set up,and the test procedure of damping uncertainty is designed so that the uncertainty level of a certain-order damping can be quantified by the index of standard deviation.Then,with three different types of TC500 carbon fiber/resin composite straight-panel blades as the objects,their damping results at different attenuation time are obtained by the testing.And the damping uncertainty phenomenon is confirmed.Finally,the influence rules of exciting levels,boundary conditions and background noise levels on the damping uncertainty of the composite blades are discussed.Consequently,linear average technique is proposed to accurately obtain the final damping results.

vibration and wave;time-domain attenuation signal;composite blade;damping;uncertainty test;influence factors analysis

TB535

A

10.3969/j.issn.1006-1355.2017.05.042

1006-1355(2017)05-0204-06+213

2017-04-21

梁曉龍（1989－），男，沈陽(yáng)市人，碩士生，主要研究方向?yàn)閺?fù)合材料振動(dòng)測(cè)試研究。

E-mail:308361550@qq.com